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DISPOSITIF ELECTRIQUE A REPRODUIRE.
L'inven@ion concerne boutes les sortes de machines à reproduire par exemple des mach@@es à fraiser, des tours, des machines à raboter et des machines à souder ... On sait que ces machines sont équipées avec un palpeur qui assure la commande de l'outil ou de la tête à souder.' On dis- tingue deux catégories de commandes par palpeur :
- 10 commande mécanique, et la commande électrique
Le montages, du palpeur et de l'outil est commun aux deux catégo- ries de commandes, ceux-ci étant montés tous deux sur le même support, 1' outil effectue nécessairement les mêmes mouvements que le palpeur. L'incon- vénient qui résulte de cette disposition se trouve dans le freinage occasion- né par l'exploration des contours du modèle ce qui a pour conséquence que les commandes à exploration mécanique des contours ne sont utilisables que pour des travaux de reproduction légers.
Des commandes à palpeur électrique of- frent une plus grande indépendance par rapport à la réaction d'explora- tion, de sorte que pour des vitesses d'avance réduite, les efforts d'accélé- ration et de freinage inhérents à l'exploration pas à pas ou par paliers n' entraînent pratiquement pas de perturbations, de grandes vitesses d'avance étant toutefois irréalisables.
L'invention se propose de supprimer ces limitations qui étaient jusquà maintenant une cause de restriction de l'emploi généralisé des com- mandes par palpeur. en rendant l'exploration indépendante de la réaction d'exploration qui la freinait par l'utilisation de grandes vitesses et des grandes forces d'avance
L'invention réalise les possibilités proposées par le montage du palpeur sur un montant mobile qui se déplace suivant deux ou trois coor- données, tandis que les mouvements du palpeur dans la direction de chaque coordonnée actionnent, par l'intermédiaire de commutateurs électriques les
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Or;211.3::
d'exécution électro-magnétique qui transfèrent de leur côté les mouvemente correspondants de l'avance du palpeur au support de l'outil.
Les commutateurs et les organes d'exécution peuvent être réa- lises sous la forme de moteurs dits pas à pas qui sont munis d'un système de contacteurs servait à la fois de transmetteur et de récepteur d'impul- sion, le moteur en question comportant une multiplicité de pôles , qui sont excités par les contacts du commutateur et d'un enduit mobile qui se déplace le long des pôles et assure l'entraînement du moteur. En général le contact du commutateur et les pôles du récepteur sont disposés en ligne fermée, en particulier sous forme de cercle ou d'anneau.
Les mouvements du support de palpeur peuvent être transmis au contact du commutateur par l'intermédiaire de crémaillères, de câbles de traction ou tous dispositifs similaires de transmission qui peuvent d'autre part assurer facilcment l'entraînement rotatif du commutateur . La manoeuvre des contacts du commatateur électrique ne nécessite que de faibles énergies ainsi, le dispositif de palpage pourra être très léger et se déplacer avec une légèreté extraordinaire le long du contour du modèle.
Ls palpage sera par conséquent très sensible et précis en consé- quence. D'autre part rien ne s'oppose à l'application de grandes énergies aux organes d'exéeution, de sorte que toutes'les énergies nécessaires seront rendues disponibles pour assurer le déplacement des outils; sans qu'il en résulte d'inconvénient pour l'exploration. La transformation des mouvement des organes d'exécution en mouvements d'outils correspondants peut être assurée, comme on le sait, par des vis sans fin, des crémaillères ou des dispositifs similaires.
Dans un but de perfectionnement: l'invention se propose d'é- quiper le palpeur pour chaque coordonnée, ou pour toutes les coordonnées; d'entraînements électro-magnétiques avec des organes de commutation cor- respondants dont la mise en marche peut être commandée à volonté et dont les mouvements sont démultipliés différemment des mouvements des organes d'exécution. On obtient la possibilité de démultiplication grâce au nombre de pôles des organes d'exécution qui peuvent être un multiple quelconque du nombre de contacts du commutateur ou l'inverse, c'est-à-dire que le nombre de contacts du commutateur peut être un multiple ou une fraction de nombre entier, du dispositif de pôles de l'organe d'exécution correspondant.
Il en résulte un avatage pratique qui était très attendu et qui consiste dans la réalisation extrêmement simple de la démultiplication. Cette démulti- plication peut en effet être réalisée à l'aide d'une simple commutation élec- trique d'un commutateur à l'autre. Le fait de disposer d'une démultiplica- tion de mouvements donne la possibilité de reproduire à n'importe quel palier de démultiplication, c'est-à-dire d'exécuter des pièces aussi grandes que l'on voudra en partant d'un modèle réduit. L'opération inverse; c'est- à-dire la réduction de la pièce par rapport au modèle s'effectue naturellement avec autant de facilité.
Finalement, l'invention propose l'adaptation d'une commande auto- matique du palpeur. Ce genre de commande est déjà connu. Le pilotage auto- matique peut, à titre d'exemple; être assuré par la disposition d'une rou- lette exploratrice magnétique sur le palpeur, celle-ci étant entraînée con- tinuellement et parcourant ainsi le contour d'un gabarit en matière à conduc- tance électro-magnétique. Un autre type de pilotage de palpeur est réalisé sous la forme d'exploration mécanique, dans laquelle le palpeur est piloté par la courbe correspondante au contour du modèle et il est maintenu en contact avec la courbe par un ressort à pression.
Jusqu'alors, on a pu utiliser ce genre de pilotage automatique du palpeur que pour l'exploration dite mécanique,de sorte que leur utilisa- tion n'était possible que lorsqu'il s'agissait d'opérations d'usinage ne né- cessitant que de faibles applications d'énergie. Dès qu'il s'agissait d'ap- pliquer des énergies importantes, l'exploration mécanique a failli à sa tâche en raison de la limitation de la force magnétique qui est alors insuf- fisante pour piloter l'outil suivant le contour du modèle.
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Compte tenu de l'énergie appliquée, l'exploration mécanique a eqalement failli lorsqu'il s'agissait d'assurer de grands rendements.
D'autre part, ce système d'exploration ne permet pas d'exécuter de grosses pièces.
Dans le cadre de la présente invention, l'utilisation du pi- lotage automatique du palpeur est indépendante de la grandeur de la taille des pièces à usiner ainsi que des énergies à appliquer du fait que la pos- sibilité de démultiplication des mouvements et des forces motrices existe.
La circonstance citée en dernier lieu réserve aussi la possi- bilité d'utiliser la commande do palpeur électrique pour l'exploration au- tomatique, la commande électrique devant être naturellement réalisée de belle sorte que le dispositif de palpage explore automatiquement chaque contour du modèle.
Il ne sera néanmoins pas possible d'éviter l'avance pas à pas ou par paliers de l'outil avec cette commande de palpeur.
Grâce à la masse exceptionnellement réduite du système d'explo- ration, ces paliers peuvent être choisis aussi petits que l'on voudra, tan- dis que les énergies appliquées à l'avance des outils par palier peuvent être choisies aussi grandes que l'on voudra.
Les carences fondamentales des commandes électriques de pal- peurs connus jusqu'à ce jour peuvent donc être pratiquement complètement éliminées.
L'invention propose en outre un autre perfectionnement qui per- mette à la roulette d'exploration magnétique, malgré la faible énergie d' avance dont elle dispose de commander des chariots grands et lourds. A cet effet, l'axe de la roulette d'exploration magnétique est monté sur un palier coulissante les faibles déviations de cet axe qui se produisent lors de l'exploration du contour du modèle ou du gabarit sont utilisées comme impulsion de com@ande pour les moteurs pas à pas. Ce nouveau type de com- mande s'adapte aux opérations d'usinage les plus diverses.
Il peut être utilisé dans les machines à raboter, à reproduire, les machines à fraiser à reproduire, les tours à reproduire, les machines à affuter à reproduire et les maclines à souder à reproduire, mais également dans tous les cas où des ph@nomènes cinématiques complexes sont à commander par des cames ou des cames de butée, sur des machines.
Dans de tels cas, il n'est plus nécessaire de prévoir de soli- des cames de butée trempées, la déviation de la roulette d'exploration mag- nétique ne nécessitant que de faibles énergies, tandis que l'on peut choisir des moteurs pas à pas puissants à la demande pour assurer le déplacement des lourds chariots des machines.
D'autres caractéristiques se révèleront au cours de la descrip- tion en liaison avec le dessin.
La Fig. 1, présente le principe de construction et de commuta- tion de la commande et du dispositifd'entraînement, conformément à l'inven- tion.
La Fig. 2, présente l'application de la commande pour la manoeuvre d'un chariot de machine.
La Fig. 3, présente une machine à fraiser à reproduire équipée avec la commande.
La Fig. 4, présente une forme de réalisation de la commande avec des roulettes exploratrices magnétiques, orientables dans toutes les direc- tions
Conformément à la figure 1, le dispositif de commande se compose d'un moteur pas à pas 1 et d'un commutateur électrique 2. Le stator 3, du moteur pas à pas 1, est équipé par six pôles a - f, dont la mise en circuit par paires est assurée par le commutateur 2. Dans la position du commuta- teur corm@pondant an dessin, il est admis que les pôles a et d sont en
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circuit et que le rotor 4, du moteur pas à pas 1 se trouve sur la ligne de ces pôles.
A ceteffet, les balais a1 et dl, du commutateur 2 correspondants aux deux pôles a et d sont décalés de 180 , de sorte que ces pôles sont re- liés au secteur par l'intermédiaire des contacts a2 et d2 et des contacts 5 et 6 du curseur. Ces contacts forment un curseur, mais sont isolés l'un de l'autre. Le commutateur 2 est muni d'un volant à main 7, qui permet de dé- placer au cours d'une rotation de 60 , dans le sens des aiguilles d'une mon- tre le curseur 5 et 6 pour les amener sur les contacts B2 et e2. Cette ma- noeuvre assure l'excitation des pôles b et e, du moteur pas à pas 1, de sor- te que le rotor 4, du moteur 1, effectue également un mouvement de rotation de 60 dans le sens des aiguilles d'une montre, pour se trouver sur la ligne des pôles b et e.
Sous l'effet d'un ressort de traction, qui n'est pas re- présenté sur le dessin, le curseur 5 et 6 est ramené rapidement à sa posi- tion de départ. Simultanément, le mouvement de rotation du rotor 4, du moteur pas à pas 1 est transmis au pignon denté 11 et à la plaque de contact 12,couplée à celui-ci par l'intermédiaire de la transmission par chaînes 3 et 9 et 1 pignon denté 10, de sorte que la plaque 12 tourne de 60 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
Le curseur 5 et 6 se trouve alors à nouveau dans la position cor- respondant au dessin et ne repose toutefois plus sur les contacts a2 et d2 mais sur les contacts b2 et e2
Lorsque le curseur 5 et 6 est à nouveau tourné de 60 à l'aide du volant à main 7, ce sont les pôles c et f, du moteur pas à pas 1 qui sont mis sous tension, à la suite de quoi le rotor du moteur pas à pas 1 est tourné d'un nouvel angle de 60 et la plaque de contact 12 se trouve à nouveau décalée de 60 , par l'intermédiaire des pignons dentés 10 et 11, de sorte que le curseur 5 et 6, lors de son rappel dans la position ver- ticale vient reposer sur les contacts c2 et f2.
De cette façon, on peut réaliser par un décalage bref et rapide du curseur 5 et 6, d'un angle de 60 , une rotation par paliers du rotor 4, du moteur pas à pas.-
Des contacts à friction sont prévus pour l'arrivée du courant aux contacts a - f , de la plaque de contact. On pourra également prévoir un pignon dentée commandé par l'intermédiaire d'une vis sans fin et d'un électro-aimant pour remplacer le volant à main 7, à chaque excitation de 1' électro-aimant. Les contacts 5 et 6 du curseur seront décalés de 60 .
Après la mise hors circuit de l'électro-aimant, le curseur 5 et 6 est à nouveau rappelé dans sa position verticale par un ressort de rappel.
On obtient ainsi une rotation continue par paliers du moteur pas à pas.
La vitesse de rotation du moteur pas à pas 1, s'accroft avec la fréquence de décalage du curseur 5 et 6. Le moteur pas à pas permet d'entraîner n'importe quel élément mobile d'une machine. Il peut également être couplé avec un tambour de commande.
La figure 2 représente l'application de la commande conforme à la figure 1 à la manoeuvre d'un chariot de machine. Le chariot 13 se déplace sur la glissière 14 du banc de la machine. Le moteur pas à pas 15 entraîne dans les deux sens de chariot de la machine par l'intermédiaire de l'arbre fileté 16 et de l'Écrou à vis mère 17.
Le mouvement du chariot de machine est piloté par la roulette exploratrice électro-magnétique 13, qui se déplace le long du gabarit 19.
L'axe 20 de la roulette électro-magnétique repose sur les points d'appui 21 22, qui se déplacent sur la glissière 23 et 24, dans la direction de A-B.
Les deux ressorts 25 et 26 maintiennent l'axe dans sa position centrale.
La roulette électro-magnétique 18 est entraînée par le moteur 23,par l'intermédiaire de la roue dentée 27. La bobine 29 assure l'aimantation de la roulette électro-magnétiope 18, de sorte que celle-ci soit attirée avec la force voulue par le g@@aris 19, à la partie supérieure de l'axe 20 se trouve une crémaillère 30 qui attaque le pignon 31. Lorsque la roulette électro-magnétique 18 se trouve déviée dans la direction A par un contact orienté vers la gauche avec le gabarit, la roue deitée 31 effectue un mouve-
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ment de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre.
Le mouvement entraîne également une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre du curseur 32, qui est accouplé avec la roue dentée.
Le curseur 32 qui reposait jusqu'alors sur les contacts G et N se déplace au cours de ce mouvement vers les contacts h et o. Le moteur pas à pas 15 comporte autant de p8les que la plaque de contacts 33 comporte de contacts électriques. Par le déplacement du curseur 32, on obtient - comme il a été décrit - un déplacement correspondant des rotors des moteurs pas à pas 15.
Le chariot 13 est déplacé dans la direction A, par l'intermé- diaire de l'arbre fileté 16, lorsque le moteur pas à pas effectue un mouve- ment de rotation vers la gauche. Par la même, la tige filetée d'explora- tion est également libérée et rappelée dans sa position centrale par le ressort 25. Le moteur pas à pas 15 entraîne, d'autre part, le pignon cô- nique 34. L'arbre fileté 16 comporte une cannelure qui est prévue à cet effet.
Le pignon conique 34 attaque le pignon conique 35.
Le pignon conique 35 est fixé sur l'arbre 36, qui entraîne la plaque de contacts 33. Lorsque la roulette électro-magnétique 18 est entraînée dans la direction A, par le gabarit 19, le moteur pas à pas 15 et le chariot 13 sont également ramenés dans la direction A. La plaque de contacts 33 est entraînée par le moteur pas à pas par l'intermédiaire des deux pignons cô- niques 34 et 35, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Lorsque la roulette électro-magnétique se trouve entraînée dans la direction B, le curseur 32 se trouve déplacé dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, de sorte qu'il arrive à reposer sur les contacts s et m. Par ce mouvement, le moteur pas à pas se trouve également entraîné dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Ainsi, le chariot 13 est déplacé dans la direction B.
La plaque de contacts se trouve déplacée par l'inversion du mouvement de rotation du moteur pas à pas 15 dans le sens direct des ai- guilles d'une montre. La roulette électro-magnétique 18 explore ainsi le contour du gabarit'.-et commande les mouvements des moteurs 15 et du chariot 13, au cours de ses déviations, de sorte que -le curseur 32 oscille autour d'un angle Alfa 1 ou Alfa 2. Lorsque le curseur 32 dévie d'un angle Alfa 1, le moteur pas à pas tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Lorsque ce même curseur dévie d'un angle Alfa 2, le moteur pas à pas tourne dans le sens direct des aiguilles d'une montre.
La démulti- plication entre les mouvements de la roulette électro-magnétique 18 et le mouvement de rotation.du curseur 32, d'une valeur angulaire de Alfa 1, peut être choisie de façon telle que les déviations de la roulette électro- magnétique soient extrêmement petites, pour assurer simplement le déplace- ment du curseur 32. Le chariot n'est pas entraîné par la roule tte élec- tro-magnétique, comme c'était le cas dans les commandes qui existaient jus- qu'à maintenant. Le mouvement du chariot 13 est assuré par le moteur pas à pas 15.
Lorsque la glissière 14 du banc de la machine est montée sur un chariot transversal supplémentaire, de sorte que la roulette électro- magnétique puisse effectuer des mouvements transversaux par rapport à A et B, la roulette électro-magnétique sera en mesure d'explorer complètement les contours du gabarit. Lorsque des contours à fortes courbures ou des contours de profil complets seront à explorer, il sera indispensable que la roulette électro-magnétique puisse dévier dans la direction C-D, en sus de la direction A-B, comme c'est indiqué dans la figure 3.
La figure 3 représente la réalisation d'un tel palpeur. Le palpeur 37, auquel est fixée la roulette électro-magnétique 38, est fixé lui-même sur le chariot 39. Ce dernier se déplace lui-même sur le chariot 40 dans la direction A-B. Le support 40 est mobile dans la direction C-D sur le bâti-41. Il est maintenu dans-sa position centrale par les ressorts 42, 43 et 44, 45. Le support 39, sur lequel est fixé le palpeur est main- tenu dans sa position centrale par les ressorts 46 et 47. La crémaillère 48, qui est attaquée par le pignon 49, est vissée sur le chariot 40.
Le pignon 49 se trouve sur l'axe 50, qui est logé dans un palier spécial, accou-
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plé avec le bâti 41. Ce palier n'est pas représenté sur le dessin. Lors- que le chariot 40 est déplacé dans la direction C-D, le pignon 49 est mis en mouvenent de rotation . Le curseur des contacts 51, 52, qui se déplace sur les contacts de la plaque 53, est fixé à l'extrémité gauche de l'arbre Sur le .chariot 39 se trouve également vissée une' crémaillère 54. Le pigncn 55 fixé sur l'axe 56, attaque cette crémaillère. L'axe 56 est logé dans un palier, qui est fixé sur le chariot 40. Ce palier n'est pas représenté sur le dessin.
A l'autre extrémité de l'axe 56, est fixé le curseur à con- tacts 57 et 58, qui se déplace sur la plaque de contacts 59. La plaque de contacts 59 est accouplée avec rigidité à la roue dentée 60. La roue dentée 60 est entraînée par la vis sans fin 61. Celle-ci est fixée sur l'arbre 62. Cet arbre est entraîné par les roues à chaîne 63 et 64. La roué à chaine 64 est accouplée avec rigidité avec la roue dentée droite 65, qui est attaquée par le pignon 66. Le pignon 66 est exécuté de manière à pouvoir se déplacer'dans le sens longitudinal le long de la vis sans fin 67.
La vis sans fin 67 comporte toutefois une rainure, dans laquelle s'engage la clavette du pignon 66. Ceci empêche le pignon 66 de tourner avec le mouvement de rotation de la vis sans fin 67, Cette disposition assure en même temps avec la rotation de la vis sans fin 67 la rotation de la roue dentée 60 et de la plaque de contacts 59. La vis sans fin 67 est entraînée par le moisir pas à pas 68, Le chariot 69 comporte encore un écrou à vis mère qui 'assure le déplacement de ce chariot au cours de la rotation de la vis sans fin 67' Ainsi, le palpeur est orientable dans la direction A-B, ainsi que dans la direction C-D. Selon la direction dans laquelle le palpeur se trouve dévié, ces déviations entraîneront le déplacement des contacts des curseurs 57 et 58 ou 51 et 52.
Le second chariot transversal, à l'aide duquel le chariot 69 se trouve déplacé le long de sa glissière dans la direction C-D, n'a pas été figuré sur le dessin, afin de rendre celui-ci plus clair. Ce chariot est constitué de la même manière que celui qui figure sur le dessin. Dès que le second moteur pas à pas est mis en marche pour le déplacement du chariot 69, dans la direction C-D, les plaques de contacts 53 et 59, sont ramenées par les contacts à curseurs 51, 52, par un mouvement de rotation inverse de celui du curseur. Simultanément, le chariot 69 est avancé dans la direction correspondante. Ainsi le palpeur se trouve en mesure d'ef- fectuer l'exploration d'un contour de profil complets.
La construction du palpeur, qui a été schématisé, possède l'avantage appréciable du fait que l'arête verticale de la roulette électro-magnétiquE se trouve en con- tact du gabarit avec toute sa surface.
La construction du palpeur peut tre également choisie de manière à ce que celui-ci soit suspendu par un dispositif à cardans ou logé dans un coussinet à rotule. La figure 3 n'est destinée qu'à fournir le principe d' un tel dispositifs
La figure 4 représente une machine à fraiser à reproduire, équi- pée avec la commande conforme à l'invention. Le gabarit 71 est exploré à l'aide de la roulette électro-magnétique 70. La roulette électro-magné- tique est entraînée par un moteur spécial qui assure son déplacement le long des contours du gabarit. Durant l'exploration du contour du gabarit, la roulette électro-magnétique est déviée dans les directions A-B et C-D.
Ces déviations assurent les commandes des moteurs pas à pas 72 et 73, qui assurent le déplacement du chariot transversal 74 ou de la table de la machine 75 dans les directions correspondantes. L'axe de la roulette de l'électro-aimant saute alors de nouveau dans sa position 0, jusqu'à, ce qu' elle reçoive une nouvelle déviation à la suite du mouvement de rotation de la roulette d exploration autour du profil du contour du gabarit.
La commande électrique qui est représentée dans la figure 1 est également simplement destinée à donner le principe de fonctionnement du dis- positif des commandes électriques du moteur pas à pas. Dans une idée de simplification, il n'a été prévu qu'un moteur pas à pas à six pôles. La commande peut toutefois s'adapter à des moteurs pas à pas possèdant bien plus de pôles, notamment 12 ou 24.
Afin d'assurer ane commutation sans étincelle de rupture des mo-
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teurs pas à pas,on pourra prévoir des rhéostats pour la commutation d'avan- ces. Dans ce cas, les plaques de contacts du commutateur électrique seront équipées d'un nombre de contacts bien plus important. La mise en marche des moteurs pas à pas peut également être effectuée par l'intermédiaire de relais rapides disposés dans la commande électrique de ces moteurs. Dans ce cas, seuls les faibles courants d'excitation des relais seraient à com- mander par les contacts des curseurs. Ainsi, cette commande peut être adaptée avec grande facilité aux divers besoins.
REVENDICATIONS
1. Commande par palpeur pour machines de tous genres, en parti- culier; machines à reproduire, par exemple ; machines à fraiser à repro- duire, machines à raboter à reproduire, machines à rectifier à reproduire etc... D'autre part, des machines à coudre automatiques, travaillant d' après un gabarit, commande comportant un palpeur sur l'axe d'exploration duquel se trouve un simple palpeur ou une roulette d'exploration électro- magnétique, caractérisée par le fait que le palpeur est disposé sur un sup- port mobile se déplaçant suivant une, deux ou trois coordonnées et que ces mouvements en direction des coordonnées déterminées assurent le pilotage d'organes d'exécution électro-magnétiques, par l'intermédiaire de dispositifs de commutation électrique,
les organes d'exécution électro-magnétiques as- surant la transmission des mouvements respectifs au support du palpeur et au support des outils.