<Desc/Clms Page number 1>
Machine de traitement tridimensionnel et procédé pour traiter un ouvrage.
Description de la technique connue.
Dans l'instrument de mesure tridimensionnelle classique, tel qu'illustré sur la Fig. 29, un élément de transfert 54 est prévu, capable de se déplacer dans une direction biaxial dans un plan parallèle à une base 50. Une tête à broche 56 est reliée de manière élevable à cet élément de transfert 54. Une broche reliée à un dispositif d'entraînement en rotation est montée sur cette tête à broche 56, et un outil 60 est monté sur cette broche. De plus, un arrêt 58 est fixé à la tête à broche 56. Le bout de l'outil 60 dépasse l'extrémité inférieure de l'arrêt 58 d'une profondeur de coupe D contre l'ouvrage 52.
Lorsque l'ouvrage 52 sur la base 50 doit être traité à une profondeur de coupe prédéterminée, la tête à broche 56 descend jusqu'à ce que l'arrêt 58 vienne en contact avec l'ouvrage 52, tandis que l'outil 60 est entraîné en rotation, et cet outil 60 pénètre dans l'ouvrage 52 de la distance D. Le déplacement de l'élément de transfert 54 dans la direction biaxiale est commandé en prenant comme base la position en butée de l'arrêt, tandis que l'arrêt est en contact avec l'ouvrage 52, et cet ouvrage 52 est soumis à un traitement tridimensionnel à la profondeur de coupe prédéterminée D au moyen de l'outil 60.
De plus, dans le cas où l'arrêt 58 n'est pas utilisé, la tête à broche descend à partir de la position d'élévation prédéterminée, tandis que la broche se trouve dans un état statique, et l'outil est amené directement en contact de butée avec l'ouvrage. Le contrôleur détecte la hauteur de l'ouvrage en mémorisant cette position de contact en butée et la hauteur de l'outil est utilisée comme origine sur l'axe Z de l'outil.
Résumé de l'invention.
La présente invenr. icn concerne une machine de
<Desc/Clms Page number 2>
traitement tridimensionnel, dans laquelle une tête à broche se déplace dans des directions XY par rapport à la surface d'une table. Le mouvement d'élévation de la tête à broche, suivant l'axe Z perpendiculaire à la surface de la table, est commandé, et un traitement tridimensionnel est réalisé sur un ouvrage posé sur la table, au moyen d'un outil maintenu par la tête à broche.
Selon la méthode de détection de l'origine de l'axe Z visant à détecter la hauteur d'un ouvrage en amenant effectivement un outil en contact avec l'ouvrage, l'opération de détection de l'origine de l'axe Z contre l'ouvrage doit être effectuée chaque fois que l'ouvrage est changé, ce qui entraîne des opérations de traitement peu commodes. De plus, lorsque l'outil est amené en contact avec l'ouvrage, il y a toujours un risque d'endommager cet ouvrage.
En outre, dans la technique classique qui fait usage de l'arrêt, l'ouvrage est endommagé au moment où il est mis sous pression par l'arrêt. De plus, lorsque des copeaux adhèrent à la partie inférieure de l'arrêt, il faut modifier l'origine de l'axe Z de l'outil, ce qui constitue un inconvénient.
L'invention a pour but d'éliminer l'inconvénient mentionné ci-dessus par la simple détection de la hauteur de l'outil contre l'ouvrage sans contact effectif de l'outil sur l'ouvrage.
Pour réaliser le but précité, suivant l'invention, une tête à broche est supportée de manière élevable sur un élément de transfert capable de se déplacer dans des directions optionnelles sur des plans biaxiaux XY parallèles à la table, et une broche est montée à rotation dans la tête à broche. Un élément sensible est monté de manière élevable sur la tête à broche et cet élément sensible est placé au bas de l'outil, à proximité du bout de l'outil qui est fixé de façon détachable à la broche. Un déplacement dans la direction d'élévation de l'élément
<Desc/Clms Page number 3>
sensible à partir de la position prédéterminée contre la tête à broche est détecté par un capteur.
Avant que le processus d'usinage ne soit appliqué à un ouvrage, la distance D entre l'extrémité inférieure de l'élément sensible et le bout de l'outil est mesurée, au moment où l'élément sensible occupe sa position prédéterminée contre la tête à broche, et la valeur est stockée dans le contrôleur. Lorsque la tête à broche descend, l'élément sensible vient buter sur l'ouvrage et la position de l'élément sensible contre la tête à broche est décalée de la position prédéterminée, cet état de décalage est détecté par le capteur et la hauteur du bout de l'outil contre l'ouvrage est détectée.
Lorsque l'extrémité inférieure de l'élément sensible vient en contact avec l'ouvrage, la position de cet élément sensible contre la tête à broche est décalée de la position prédéterminée et la tête à broche descend de la distance D, le bout de l'outil atteignant l'extrémité supérieure de l'ouvrage avec précision. Cette position est utilisée comme origine sur l'axe Z de la tête à broche et le processus de gravure de l'ouvrage à la profondeur prédéterminée peut être réalisé par l'outil.
Comme décrit plus haut, l'invention assure que l'origine dans la direction de l'axe Z de la tête à broche ne soit pas détectée en amenant l'outil en contact direct avec l'ouvrage, de telle sorte que l'ouvrage ne soit pas endommagé par erreur. De plus, même si l'ouvrage est changé, du fait que l'on fait usage d'une course de descente de la tête à brcche à partir de la position de base initialement stockée, jusqu'au contact de butée de l'ouvrage sur le capteur de détection d'ouvrage, il convient de noter qu'un nouveau réglage de l'origine sur l'axe Z de la tête à broche contre l'cuvrage n'est pas nécessaire et que, par conséquent, l'ouvrage peut être descendu à volonté avec l'origine Z comme base.
De plus, l'invention assure que la tête à broche descende à partir de la position de base d'élévation vers
<Desc/Clms Page number 4>
chacun de plusieurs points de mesure de l'ouvrage, et qu'une position de coordonnées soit obtenue sur l'axe de chaque point de mesure. Les données de la surface imaginaire de l'ouvrage sont détectées à partir des valeurs de coordonnées sur l'axe Z et des valeurs de coordonnées sur l'axe XY de chacun de plusieurs points de mesure contre l'ouvrage par la tête à broche. Le traitement à la profondeur de coupe fixée est réalisé sur l'ouvrage par l'outil avec les données de la surface imaginaire de l'ouvrage comme base.
Comme décrit dans ce qui précède, puisque l'invention utilise la détection de la surface imaginaire de l'ouvrage avant le traitement de l'ouvrage, un arrêt n'est pas nécessaire au moment du traitement réel de l'ouvrage, avec pour résultat que l'ouvrage ne subit aucun dommage. De plus, étant donné que la surface imaginaire de l'ouvrage est reconnue en premier lieu, il n'est pas nécessaire de détecter à nouveau l'origine de l'axe Z par rapport à l'ouvrage pour chaque course de descente de l'outil, et, par conséquent, une diminution du temps de traitement total de l'ouvrage peut être obtenue.
De plus, à chaque instant de mesure de l'ouvrage, lorsque l'élément sensible est utilisé, il n'est pas nécessaire que l'outil vienne en contact avec l'ouvrage, de sorte qu'il n'y a pas de risque qu'il endommage l'ouvrage et, par conséquent, la tête à broche peut être abaissée à une vitesse plus élevée, ce qui fait gagner du temps. La mesure des coordonnées de l'axe Z sur la surface de l'ouvrage peut être réalisée et le temps de mesure peut être réduit. Il s'agit là de quelques-uns des effets de la présente invention.
Suivant l'invention, un dispositif de support d'élément sensible destiné à supporter l'élément sensible de manière amovible à un endroit élevé plus haut que l'outil est prévu.
Grâce à la construction précitée de l'invention, l'élément sensible peut être verrouillé dans la position élevée au moment du traitement de l'ouvrage par l ! outil,
<Desc/Clms Page number 5>
même si les copeaux adhèrent à l'élément sensible, de sorte que l'encrassement de la surface de l'ouvrage par les copeaux causé par l'élément sensible ou l'endommagement de l'ouvrage peut être évité.
Du fait que l'usure naturelle de l'élément sensible est évitée, l'erreur de détection par cet élément sensible peut être éliminée.
De plus, suivant l'invention, un mécanisme de démontage de l'élément sensible est prévu, ce mécanisme étant capable de monter et de démonter l'élément sensible sur la tête à broche.
Avec la construction de l'invention que l'on vient de décrire, la détection de la hauteur de l'ouvrage peut être réalisée rapidement sans endommager l'ouvrage et, de plus, l'opération de traitement de l'outil peut être réalisée en démontant l'élément sensible, éliminant ainsi un angle mort causé par l'élément sensible et l'état de traitement de l'outil peut être facilement apprécié.
La surface de l'ouvrage ne sera ni souillée, ni endommagée par l'élément sensible. Et puisque l'usure naturelle de l'élément sensible peut être prévenue, l'erreur de détection, due à l'élément sensible, peut être éliminée.
Il s'agit là de quelques-uns des effets de l'invention.
Brève description des dessins.
La Fig. 1 est une vue de côté d'une tête à broche d'une machine de traitement tridimensionnel ; la Fig. 2 est une vue dans laquelle une partie de la tête à broche de la machine de traitement tridimensionnel est arrachée ; la Fig. 3 est une vue en plan presque entièrement schématique de la machine de traitement tridimensionnel ; la Fig. 4 est une vue explicative du fonctionnement de la machine de traitement tridimensionnel ; la Fig. 5 est une vue explicative du fonctionnement de la machine de traitement tridimensionnel ; la Fig. 6 est un organigramme du fonctionnement
<Desc/Clms Page number 6>
d'un contrôleur de la machine de traitement tridimensionnel ; la Fig. 7 est un organigramme du fonctionnement d'un contrôleur de la machine de traitement tridimensionnel ;
la Fig. 8 est une vue de côté d'une tête à broche d'une machine de traitement tridimensionnel constituant une autre forme de réalisation de l'invention ; la Fig. 9 est une vue en plan entièrement schématique de la machine de traitement tridimensionnel représentée sur la Fig. 8 ; les Fig. 10 et 11 sont des vues explicatives du fonctionnement de la machine de traitement tridimensionnel représentée sur la Fig. 8 ; la Fig. 12 est un organigramme du fonctionnement d'un contrôleur de la machine de traitement tridimensionnel représentée sur la Fig. 8 ; la Fig. 13 est un organigramme du fonctionnement d'un contrôleur constituant une autre forme de réalisation de l'invention ; la Fig. 14 est une vue des parties essentielles de la machine de traitement tridimensionnel constituant une autre forme de réalisation de l'invention ;
la Fig. 15 est une vue d'une partie de la machine de traitement tridimensionnel représentée sur la Fig. 14 ; la Fig. 16 est une vue en coupe transversale d'une tête à broche de la machine de traitement tridimensionnel représentée sur la Fig. 14 ; la Fig. 17 est une vue en coupe transversale d'une broche de la machine de traitement tridimensionnel représentée sur la Fig. 14 ; la Fig. 18 est une vue en plan entièrement schématique de la machine de traitement tridimensionnel constituant une autre forme de réalisation de l'invention ; la Fig. 19 est une vue d'une partie essentielle de la machine de traitement tridimensionnel constituant une autre forme de réalisation de l'invention ; la Fig. 20 est une vue d'une partie essentielle
<Desc/Clms Page number 7>
de la machine de traitement tridimensionnel de la Fig. 19 ;
la Fig. 21 est une vue en coupe transversale d'une tête à broche de la machine de traitement tridimensionnel représentée sur la Fig. 19 ; la Fig. 22 est une vue en coupe transversale d'une autre forme de réalisation d'une tête à broche de la machine de traitement tridimensionnel ; la Fig. 23 est une vue d'une partie essentielle de la machine de traitement tridimensionnel constituant une autre forme de réalisation de l'invention ; la Fig. 24 est une vue en coupe transversale d'une tête à broche de la machine de traitement tridimensionnel représentée sur la Fig. 23 ; la Fig. 25 est une vue décomposée d'une partie essentielle de la machine de traitement tridimensionnel représentée sur la Fig. 23 ; la Fig. 26 est une vue explicative du fonctionnement de la machine de traitement tridimensionnel représentée sur la Fig. 23 ;
la Fig. 27 est une vue en plan entièrement schématique de la machine de traitement tridimensionnel représentée sur la Fig. 23 ; la Fig. 28 est une vue explicative du fonctionnement de la machine de traitement tridimensionnel constituant une autre forme de réalisation de l'invention, et la Fig. 29 est une vue de côté de la technologie classique.
Description détaillée de la forme de réalisation préférée.
La construction de l'invention sera décrite en détail ci-après avec référence à une forme de réalisation représentée aux dessins annexés.
La Fig. 3 illustre une machine de traitement tridimensionnel. Cette machine est pourvue d'une taole 2 présentant une surface de support d'ouvrage sur laquelle l'ouvrage est monté et maintenu en place. La référence 4
<Desc/Clms Page number 8>
désigne un élément de transfert, qui est supporté par un mécanisme de guidage XY et qui est capable de se déplacer parallèlement dans la direction XY souhaitée, dans un plan parallèle à la table 2. Le mécanisme de guidage est composé de guides d'axe Y 6 et 8 qui sont fixés à la table 2, et de guides d'axe X 14 et 16 qui sont montés sur des coulisseaux 10 et 12 capables de se déplacer le long des guides 6 et 8. L'élément de transfert 4 est relié de façon mobile aux guides d'axe X 14 et 16.
Les coulisseaux 10 et 12 et l'élément de transfert 4 sont reliés au dispositif d'entraînement selon les axes XY en vue d'être commandés par un contrôleur. Comme le montre la Fig. 2, une tête à broche 20 est montée de manière élevable sur l'élément de transfert 4 et maintient la broche 19 à rotation. Un outil 18 est fixé de façon détachable à la broche 19. Un élément élévateur (non représenté) est disposé de manière élevable à l'intérieur de l'élément de transfert 4 et des bras de support 22 et 24 sont fixés à l'élément élévateur. La tête à broche 20 est montée sur les bras de support 22 et 24.
La broche 19 est montée à rotation sur une partie de support 26 prévue sur la tête à broche 20 et cette broche 19 est reliée positivement, au moyen d'une courroie 28, à un dispositif d'entraînement en rotation (non représenté) prévu sur un élément élévateur de l'élément de transfert 4.
L'élément élévateur est relié au dispositif d'entraînement en élévation et le mouvement d'élévation de l'élément élévateur est converti en un signal d'impulsions par un codeur et est transmis au contrôleur.
Le contrôleur est construit d'une manière telle que les signaux d'impulsions du codeur soient comptés par un compteur d'impulsions, de sorte qu'un degré d'élévation à partir de la position de base (position zéro) de l'élément élévateur, à savoir la tête à broche 20, peut être mesuré.
La référence 30 désigne un support de bras monté sur la tête à broche 20, et une partie verticale du bras
<Desc/Clms Page number 9>
coudé en L 32 est montée à coulissement sur le support de bras dans une direction perpendiculaire à la table 2. Cette partie perpendiculaire est attaquée sur la surface supérieure du support 30 par un arrêt 34.
Un élément sensible isolant annulaire 36 est monté sur une partie horizontale inférieure du bras 32 qui est positionnée au bas de l'outil 18. Un drapeau 38 est monté sur l'extrémité supérieure de la partie perpendiculaire du bras 32 et est disposé en dessous d'un capteur de drapeau 40 qui est monté sur la tête à broche 20.
Ce capteur de drapeau 40 constitue un détecteur de déplacement d'élément sensible.
La référence 42 désigne un capteur de détection d'ouvrage constitué d'un conducteur électrique d'un parallélépipède rectangle monté et fixé sur un plan d'un isolateur de la table 2, et une tension est transmise au capteur. Lorsqu'un conducteur électrique, comme l'outil 18 ou l'équivalent, touche le capteur de détection d'ouvrage 42 et que le capteur 42 est mis à la masse par le conducteur électrique, un signal de détection d'objet est émis par une ligne 44 vers le contrôleur. Un commutateur de manipulation, qui commande l'élément de transfert 4 et le dispositif d'entraînement de l'élément élévateur, est prévu sur un tableau de commande de la machine de traitement tridimensionnel.
Le fonctionnement de cette forme de réalisation sera décrit ci-après.
En premier lieu, l'opération de mesure de la distance de descente D de la tête 20, à partir d'un niveau de hauteur de base contre la table 2 de la tête à broche 20, vers une position dans laquelle l'extrémité de l'outil 18 vient en contact avec le capteur de détection d'ouvrage 42, sera décrite avec référence à l'organigramme de la Fig. 6.
La distance D correspond a la distance séparant l'outil 18 de la broche 19.
Comme indiqué sur la Fig. 4A, la téta à broche 20
<Desc/Clms Page number 10>
est positionnée au-dessus du capteur de détection d'ouvrage 42 et descend vers la position représentée sur la Fig. 4B (pas 1). Le contrôleur juge si le capteur de drapeau 38 devient conducteur ou non (pas 2) et, lorsque l'état conducteur est confirmé (voir Fig. 4C), le compteur d'impulsions est ramené à l'état initial et le comptage du degré de descente de la tête à broche 20 à partir de la position de base démarre (pas 3). Ensuite, le contrôleur juge si la pointe de l'outil 18 est appliquée sur le capteur de détection d'ouvrage 42 ou non (pas 4) et, dans l'affirmative (voir Fig. 4D), la descente de la tête à broche 20 s'arrête (pas 5).
De plus, lorsque le comptage du degré de descente de la tête à broche 20 s'arrête (pas 6), la valeur de comptage D du compteur est stockée dans la mémoire du contrôleur, puis le compteur est ramené dans l'état initial (pas 8).
Ensuite, une opération de détection de l'origine sur l'axe Z de la tête à broche 20 contre l'ouvrage (voir Fig. 5) effectivement à traiter, sera décrite avec référence à l'organigramme de la Fig. 7.
En premier lieu, l'outil 18 est positionné au-dessus de l'ouvrage 46 et la tête à broche 20 descend à partir de la position de base (pas 1).
Lorsque la tête à broche 20 descend, l'élément sensible 36 vient en contact avec l'ouvrage 46. De plus, lorsque la tête à broche 20 descend, la partie perpendiculaire du bras 32 monte par rapport à la tête à broche 20, conformément à la descente de celle-ci, et le drapeau 38 se rapproche du capteur de drapeau 40.
Le contrôleur juge si le capteur de drapeau 40 devient conducteur ou non (pas 2). Dans l'affirmative, le compteur d'impulsions es ramené à zéro et le comptage du degré de descente de la tête à broche 20 débute à partir de la position de base (pas 3).
Lorsque la tête à broche 20 descend de la distance D, la pcsition est confirmée par le compteur
<Desc/Clms Page number 11>
(pas 4), et cette position est prise comme origine sur l'axe Z de la tête à broche 20 (pas 5). Le compteur est alors ramené à zéro (pas 6).
Le contrôleur passe à l'opération de traitement de l'ouvrage, en prenant comme base l'origine sur l'axe Z de la tête à broche, et il commande l'élévation de la tête à broche 20 par rapport à l'ouvrage 46. La tête à broche 20 se déplace dans la direction des axes XY et l'ouvrage 46 est traité par l'outil 18 (pas 7).
Une autre forme de réalisation de l'invention sera décrite en détail ci-après avec référence aux Fig. 8 à 12.
La Fig. 9 illustre une machine de traitement tridimensionnel. Cette machine de traitement est pourvue d'une table 62 présentant une surface de support d'ouvrage sur laquelle l'ouvrage est monté et positionné. La référence 64 désigne un élément de transfert, qui est supporté par le mécanisme de guidage XY capable de se déplacer parallèlement dans la direction des axes XY, dans un plan parallèle à la table 62. Le mécanisme de guidage XY est composé de guides d'axe Y 66 et 68 qui sont fixés à la table 62 et de guides d'axe X 74 et 75 qui sont montés sur les coulisseaux 70 et 72 capables de se déplacer le long des guides 66 et 68.
L'élément de transfert 64 est monté de façon mobile sur les guides d'axe X 74 et 76.
Les coulisseaux 70 et 72 et l'élément de transfert 64 sont reliés au dispositif d'entraînement en vue d'être commandés par le contrôleur. Comme le montre la Fig. 8, une tête à broche 80 qui maintient une broche 78 à rotation, est montée de façon élevable sur l'élément de transfert 64. Un outil 77 est monté de façon détachable sur la broche 78. Un actionneur 82 destiné à élever la tête est disposé à l'inférieur de l'élément de transfert 64 et un bras de support 84 est fixé à un élémen-c. élévateur de sortie de l'actionneur 82. La tête à broche 80 est supportée par le bras de support 84.
<Desc/Clms Page number 12>
La broche 78 est montée à rotation sur une partie de support prévue sur la tête à broche 80 et est reliée à un arbre de sortie d'un moteur Q 0, dans l'élément de transfert 64, au moyen d'une courroie 86 et d'une poulie 88. Le moteur 90 est relié à l'élément élévateur de sortie de l'actionneur 82. Un drapeau 92 est monté sur le bras 84 et est opposé à un capteur de détection de position 94 installé sur l'élément élévateur de sortie.
Le degré d'élévation à partir de la position de base de la tête à broche 80 est détecté par le capteur 94 et le signal de détection est transmis au contrôleur en tant que signal de position d'élévation de la tête à broche 80.
L'actionneur 82 destiné à élever la tête et le moteur 90 sont reliés au contrôleur et commandés par celui-ci.
Le fonctionnement de cette forme de réalisation sera décrit en détail ci-après avec référence à un organigramme représenté sur la Fig. 12.
En premier lieu, un ouvrage 96 est mis en place sur la table 62. Ensuite, au pas 1, i = 1 est établi. La lettre i désigne une fréquence d'opérations de mesure et une valeur maximale est fixée à N. Ensuite, un opérateur commande le déplacement de l'élément de transfert 64 dans la direction des axes XY sur la table 62 par un commutateur manuel et déplace la pointe de l'outil 78 au-dessus d'un point de mesure PI sur l'ouvrage 96 (pas 2).
Puis, l'opérateur manipule le commutateur manuel pour abaisser la tête à broche 80, à partir de la position de base la plus haute, lentement, et amène la pointe de l'outil 77 en contact avec le point de mesure souhaité PI de l'ouvrage 96. L'opérateur confirme que l'outil est en contact avec l'ouvrage 96, au pas 4, et arrête la descente de la tête à broche 80. L'agencement est tel que le contact de l'outil 77 avec l'ouvrage 96 permet de détecter la mise à la masse d'un circuit d'alimentation de tension à l'ouvrage 96, en transmettant préalablement une tension à l'outil 77.
<Desc/Clms Page number 13>
Le contrôleur enregistre le degré de descente Zl à partir de la position standard de la tête à broche 80, plus spécialement de l'outil 77, par le signal provenant du capteur 94, et enregistre les positions XI, Y1 sur les axes XY de l'outil 77. Les axes XI, Y1 et Zl constituent les données de coordonnées sur les axes XYZ du point de mesure PI. Lorsqu'on répète l'opération en changeant le point de mesure Pi de la distance prédéterminée jusqu'à ce que i = N soit obtenu, on mesure séquentiellement les coordonnées du point de mesure PI sur l'ouvrage 96 et on enregistre les données de coordonnées (Xi, Yi et Zi) de chaque point de mesure Pi.
Au pas 6, lorsque l'opérateur juge que i = N, la tête à broche 80 est élevée vers sa position d'attente la plus haute (pas 7).
Le contrôleur déduit les données de surface imaginaire 98 de l'ouvrage 96, comme indiqué sur la Fig. 11, à partir des données de surface imaginaire (Xi, Yi et Zi) (1 < i < N) de chaque point de mesure Pi. En fait, les données précitées sont obtenues en utilisant la courbe de Bezier ou la courbe spline B.
Ensuite, le contrôleur fait tourner la broche 78 et commande le déplacement de l'élément de transfert 64 dans la direction des axes XY, en utilisant les données 98 de la surface imaginaire de l'ouvrage 96 comme base d'axe Z, commande le déplacement de la tête à broche 8 dans la direction de l'axe Z et exécute le traitement d'une profondeur fixe sur l'ouvrage 96 (pas 9).
Une autre forme de réalisation de l'invention sera décrite en détail ci-après avec référence à la Fig. 13.
La construction de la machine de traitement tridimensionnel à utiliser dans cette forme de réalisation est identique à la construction illustrée sur les Fig. 1 à 3. Dans la contrôleur de la machine de traitement tridimensionnel est enregistré un prcgramme visant à calculer les données de surface imaginaire de l'ouvrage.
En premier lieu, la distance de descente D de la
<Desc/Clms Page number 14>
tête 20, à partir du niveau d'élévation de base de la tête à broche 20 par rapport à la table 2 jusqu'à un niveau auquel la pointe de l'outil 18 est en contact avec le capteur de détection d'ouvrage 42, est obtenue par l'opération indiquée dans l'organigramme et est enregistrée dans le contrôleur.
Ensuite, l'opération de calcul des données de surface imaginaire de l'ouvrage 96 (voir la Fig. 9) à traiter effectivement sera décrite avec référence à l'organigramme illustré sur la Fig. 13.
En premier lieu, l'ouvrage est mis en place sur la table 2. Au pas 1, i = 1 est établi. Ensuite, l'opérateur commande le déplacement de l'élément de transfert 4 dans la direction des axes XY sur la table 2, par le commutateur manuel, et déplace la pointe de l'outil 18 au-dessus du point de mesure PI (voir la Fig. 10) sur l'ouvrage (pas 2).
Puis, le contrôleur force la tête à broche 20 à descendre à partir de sa position d'élévation de base la plus haute (pas 3). Le contrôleur compte le degré de descente de la tête à broche 20, à partir de la position d'élévation la plus haute, à l'aide du compteur, sur base des impulsions de sortie d'un codeur de la tête à broche 20.
Lorsque la tête à broche 20 descend, l'élément sensible 36 vient en contact avec la circonférence du point de mesure PI de l'ouvrage. La tête à broche 20 continue à descendre et la partie perpendiculaire du bras 32 monte par rapport à la tête à broche 20 en accompagnant la descente de cette tête à broche 20, et le drapeau 38 se déplace dans la plage de détection du capteur de drapeau 40.
Au pas 4, le contrôleur juge si le capteur de drapeau 40 devient conducteur ou non et, dans l'affirmative, il commence à compter au moyen du compteur les impulsions correspondant à la distance D. Lorsque la fin du comptage des impulsions correspondant à la distance D est jugée dans le pas 6, le contrôleur enregistre le compte d'impulsions partant de la position de base d'élévation la plus haute de
<Desc/Clms Page number 15>
la tête à broche 20, en tant que Zl, au pas 7, et enregistre la position XI, Yl sur les axes XY de la tête à broche 20 (pas 5).
Les données XI, Yl, Zl constituent les données de coordonnées sur les axes XYZ du point de mesure PI. L'opération est répétée en changeant les peints de mesure de la distance prédéterminée jusqu'à ce que i = N soit obtenu, et les coordonnées XYZ du point de mesure Pi sur l'ouvrage sont mesurées séquentiellement. Les données de coordonnées de chaque point de mesure Pi sont alors enregistrées. Ensuite, le contrôleur ramène le compteur dans sa position initiale au pas 8. Lorsque l'opérateur juge que i = N au pas 9, la tête à broche 20 est élevée vers la position d'élévation la plus haute et reste en attente (pas 10).
Le contrôleur déduit les données de surface imaginaire 98 de l'ouvrage, comme indiqué sur la Fig. 11, à partir des données de surface imaginaire (Xi, Yi, Zi) (1 < i < N) de chaque point de mesure Pi. En fait, les données 98 précitées sont obtenues en utilisant la courbe de Bezier ou la courbe spline B.
Le contrôleur fait ensuite tourner la broche 19, déplace l'élément de transfert 4 dans la direction des axes XY avec les données 98 de la surface imaginaire de l'ouvrage comme base d'axe Z, commande le déplacement de la tête à broche 20 dans la direction de l'axe Z et procède au traitement de l'ouvrage à une profondeur fixe (pas 12).
Une autre forme de réalisation de l'invention sera décrite en détail ci-après avec référence aux Fig. 14 à 18.
La Fig. 18 désigne une machine de traitement tridimensionnel qui est pourvue d'une table 104 comportant une surface de support d ! ouvrage pou le montage et le positionnement de l'ouvrage 102.
La référence 106 désigne un élément de transfert qui est supporté par un mécanisme de guidage XY capable de
<Desc/Clms Page number 16>
se déplacer parallèlement dans la direction souhaitée des axes XY, dans un plan parallèle à la table 104. Le mécanisme de guidage XY est composé de guides d'axe Y 108 et 110 qui sont fixés à la table 104, et de guides d'axe X 116 qui sont montés sur des coulisseaux 112 et 114 capables de se déplacer le long des guides 108 et 110. L'élément de transfert 106 est relié de façon mobile aux guides d'axe X 116.
Les coulisseaux 112 et 114 et l'élément de transfert 106 sont reliés au dispositif d'entraînement en vue d'être commandés par le contrôleur.
Le coulisseau postérieur 118 et deux coulisseaux porte-tête 120 et 122 sont fixés à demeure à l'élément de transfert 106 et sont disposés de part et d'autre du guide d'axe X 116. Des tiges de coulissement 124 et 126 sont introduites à coulissement dans des conduits de guidage forés dans les coulisseaux porte-tête 120 et 122 dans une direction perpendiculaire. Une partie supérieure formant plaque 128a de la tête à broche 128 est fixée aux extrémités supérieures des tiges de coulissement 124,126 et la base 128b de la tête à broche 128 est fixée aux extrémités inférieures des tiges de coulissement 124 et 126.
La tête 128 est supportée de manière élevable, dans les limites d'une course prédéterminée, sur les coulisseaux porte-tête 120 et 122, au moyen des tiges de coulissement 124 et 126. Un support de broche tubulaire 130 est fixé à la paroi antérieure 128c de la tête 128, et une broche tubulaire 132 est montée dans le support 130 au moyen de roulements à billes 134 et 136, de sorte qu'elle peut tourner sans glisser dans le sens axial.
Une poulie à courroie 138 est fixée à la partie supérieure de la broche 132. Un moteur (omis au dessin) est fixé au coulisseau postérieur 118 ez une courroie de transmission sans fin 142 est tendue entre une poulie 140 d'entraînement qui est calée sur l'arbre de sortie du moteur, et la poulie 138.
<Desc/Clms Page number 17>
Un mandrin de serrage 144 est disposé sur la partie inférieure de la broche 132 et un outil 146 installé et disposé dans la broche 132, est fixé de manière amovible à la broche 132 au moyen du mandrin de serrage 144.
Une tige filetée 148 est montée à rotation sur la tête 128 dans une direction perpendiculaire et un écrou prisonnier 150 fixé au coulisseau porte-tête 122 est vissé sur la tige filetée 148. La tige filetée 148 est reliée à l'arbre de sortie du moteur 152 destiné à élever la tête, qui est fixé à la plaque supérieure 128a de la tête 128. Lorsque la tige filetée 148 tourne dans les deux sens à l'intervention du moteur 152, la tête 128 se déplace dans un sens perpendiculaire à la surface de la table 104 et dans un intervalle de la course prédéterminée.
Le mouvement d'élévation de la tête 128 est converti en un signal d'impulsions au moyen d'un codeur connu 154 et il est renvoyé au contrôleur. Le contrôleur mesure et reconnaît le degré d'élévation, à partir de la position de base (position zéro) de la tête 128, en comptant les signaux d'impulsions du codeur 154 au moyen du compteur d'impulsions.
La référence 154 désigne un élément sensible annulaire qui est fixé à un bras 156. L'élément sensible 154 est installé au bas de la broche 132 et est adapté sans serrage sur la pointe de l'outil 146.
Le bras 156 est fixé à un bloc 158 et deux tiges coulissantes 162 et 164 sont fixées au bloc 158 par la force de serrage d'une vis de fixation à tête moletée 160.
Les tiges coulissantes 162 et 164 sont introduites et maintenues dans des forures de guidage qui sont ménagées dans la base 128b de la tête 128 et peuvent coulisser dans une direction perpendiculaire à la surface de la table 104.
Une plaque à fentes 163 est fixée à un élément de montage 166 qui est fixé aux parties supérieures des tiges de coulissement 162 et 164, et la plaque à fentes 163 est
<Desc/Clms Page number 18>
montée sans serrage sur une partie de lecture concave d'un capteur 170 qui est fixé à la plaque latérale de la tête 128.
La plaque à fentes 168 et le capteur 170 constituent un codeur linéaire et le capteur 170 est connecté au contrôleur.
Dans la situation dans laquelle l'extrémité inférieure de l'élément sensible 154 s'étend vers le bas de la distance D par rapport à l'extrémité inférieure de l'outil 146, la surface inférieure de l'élément de montage 166 est en butée sur un arrêt 172 qui est fixé à la base 128b et la descente des tiges coulissantes 162 et 164 est arrêtée par cet agencement.
Les tiges coulissantes 162 et 164 sont rappelées vers le bas par des ressorts de rappel 174 et 176 comprenant des ressorts hélicoïdaux qui sont glissés sur les tiges coulissantes. Les ressorts de rappel 174 et 176 sont comprimés et disposés entre le bloc 158 et la surface inférieure de la base 128b.
La référence 178 désigne un capteur de détection d'ouvrage monté et fixé par rapport au plan d'un isolateur de la table 104 et une tension est transmise au capteur, comme illustré sur la Fig. 16.
Lorsqu'un conducteur tel que l'outil 146 et un élément analogue touchent le capteur de détection d'ouvrage 178, le capteur 178 est mis à la masse par l'intermédiaire du conducteur et un signal de détection d'objet est transmis au contrôleur à partir de la ligne (L).
Des commutateurs manuels destinés à commander le dispositif d'entraînement dans la direction des axes XY de l'élément de transfert 106, le moteur d'entraînement 152 pour élever la tête 128 et le moteur d'entraînement de la poulie 140 pour l'entraînement, sont prévus sur le tableau de commande de la machine de traitement tridimensionnel.
Le fonctionnement de cette forme de réalisation sera décrit ci-après.
<Desc/Clms Page number 19>
En premier lieu, on décrira l'opération qui consiste à mesurer la distance D entre l'extrémité inférieure de l'élément sensible 154 et l'extrémité inférieure de l'outil 146.
La broche 132 se déplace vers une position située au-dessus du capteur de détection d'ouvrage 178 et la tête 128 descend dans cette position. Lorsque l'élément sensible 154 touche le capteur de détection d'ouvrage 178, les tiges coulissantes 162 et 164 montent par rapport à la tête 128, à l'encontre de la force élastique des ressorts de rappel 174 et 176. Cette montée est détectée par le capteur 170 et le signal d'impulsions est transmis au contrôleur. Le contrôleur compte les impulsions et, lorsque la pointe de l'outil 146 touche le capteur de détection d'ouvrage 178, le contrôleur arrête la descente de la tête 128.
Le contrôleur enregistre le degré de descente D de la tête 128, en tant que distance D, dans la mémoire.
Ensuite, l'opération de détection du point initial sur l'axe Z de l'outil 146, contre l'ouvrage 102 sur la table 104, lorsque le traitement réel est effectué, sera à présent décrite.
Le contrôleur déplace l'outil 146 vers une position située au-dessus de l'ouvrage 102 dans la situation dans laquelle la tête 128 est élevée et force la tête 128 à descendre sur l'ouvrage 102 à partir de la position prédéterminée. Lorsque la tête 128 descend, l'élément sensible 154 vient en contact en premier lieu avec l'ouvrage 102 et lorsque l'élément sensible 154 monte de la distance D par rapport à la tête 128, la pcsition est confirmée par la sortie du codeur linéaire. Cette position est considérée comme l'origine de l'axe Z de la tête 128.
Le contrôleur passe à une opération de traitement de l'ouvrage telle qu'elle est prévue, l'origine sur l'axe Z de la têce 128 é-cant considérée comme standard. Il commande le déplacement vertical vers le haut et vers le bas de la tête 128 par rapport à l'ouvrage 13-, tout en faisant
<Desc/Clms Page number 20>
tourner la broche 132, force l'élément de transfert 106 à se déplacer dans la direction des axes XY et applique le traitement de gravure automatiquement à l'ouvrage 102 au moyen de l'outil 146. Pendant le traitement de l'ouvrage, les tiges coulissantes 162 et 164 se déplacent vers le haut et vers le bas par rapport à la tête 128, mais suivent positivement le mouvement vertical vers le haut et vers le bas de la tête 128 grâce à la force élastique des ressorts de rappel 174 et 176.
Une autre forme de réalisation de l'invention sera décrite ci-après avec référence aux Fig. 19 à 21.
La Fig. 19 illustre une machine de traitement tridimensionnel qui est pourvue de la base 104 à laquelle est fixé un plateau de travail 100 pour le montage et le positionnement de l'ouvrage 102.
La référence 106 désigne un élément de transfert qui est supporté par le mécanisme de guidage XY capable de se déplacer parallèlement dans la direction souhaitée des axes XY, dans un plan parallèle à la base 104. Le mécanisme de guidage XY est composé de guides d'axe Y 108 et 110 qui sont fixés à la base 104, d'un guide d'axe X 116 constitué de deux tiges de guidage parallèles 116a et 116b qui sont montées sur des coulisseaux 112 et 114 capables de se déplacer le long des guides d'axe Y, et d'un long guide de coiffage 116c qui coiffe les tiges de guidage 116a et 116b. L'élément de transfert 106 est relié de façon mobile au guide d'axe X 116.
La référence 194 désigne un bras de verrouillage comportant une partie formant cliquet 194a à son extrémité.
Sa partie médiane est articulée au moyen d'un pivot 198 à des supports 200 et 202 qui sont fixés aux côtés inférieurs de la tête 128, centrés sur un axe perpendiculaire au guide d'axe X 116 et parallèles à la surface de la table 104, comme le montre la Fig. 20.
Une partie concave d'engagement 196 est gravée dans le bloc 158 en correspondance avec la partie formant
<Desc/Clms Page number 21>
cliquet 194a du bras de verrouillage 194. Cette partie concave d'engagement 196 correspond à la partie formant cliquet 194a dans la situation dans laquelle l'élément sensible 154 monte jusqu'à une position d'élévation prédéterminée, en vue d'être engagée avec la partie formant cliquet 194a lors de la réception de celle-ci.
La partie supérieure du bras de verrouillage 194 est retenue dans la direction de séparation de la surface opposée de la tête à broche 128. Un bras de libération de verrouillage 180, opposé à la partie supérieure du bras de verrouillage 194 sur la ligne d'axe X, est fixé à la partie d'extrémité du guide d'axe X 116. Le bras de verrouillage 194 est sollicité dans la direction dans laquelle la partie formant cliquet 194a s'approche des tiges coulissantes 162 et 164 par un ressort (non représenté) agissant sur le pivot tournant 198. Le bras de verrouillage 194 est construit d'une manière telle que, lorsque sa partie inférieure pivote presque parallèlement aux tiges coulissantes 162 et 164, ce pivotement assure l'engagement.
La référence 182 désigne une saillie pour le retrait de l'élément sensible, une partie concave 184 destinée à loger l'outil étant ménagée dans sa partie centrale. Le capteur de détection d'ouvrage 178 et la saillie 182 sont disposés à l'extérieur, sur la zone de l'opération de traitement de l'ouvrage.
D'autres constructions de cette forme de réalisation sont presque identiques à la forme de réalisation illustrée sur la Fig. 14 et des parties identiques à cette forme de réalisation sont désignées par les mêmes chiffres de référence pour clarifier la structure correspondante.
Le fonctionnement de cette forme de réalisation sera décrit ci-après.
La distance de décalage D entre l'extrémité inférieure de l'élément sensible 154 et la pointe de l'outil 146 est mesurée au préalable. A l'instant du traitement de
<Desc/Clms Page number 22>
l'ouvrage, la tête à broche 128 descend et l'extrémité inférieure de l'élément sensible 154 se pose sur l'ouvrage 102. Le déplacement de l'élément sensible 154 par rapport à la tête à broche 128 est détecté, de sorte que la hauteur de l'outil 146 par rapport à l'ouvrage 102, à partir de la position de détection du déplacement de l'élément sensible 154, peut être détectée. Pendant le traitement de l'ouvrage, l'élément sensible 154 est supporté dans la position d'élévation et peut être agencé pour ne pas se poser sur la surface de l'ouvrage 102.
L'opération consistant à soutenir l'élément sensible 154 dans la position d'élévation sera décrite ci-après.
Le contrôleur élève la tête à broche 128, la déplace dans un sens horizontal par rapport à la table 104, déplace l'élément sensible 154 vers une position située au-dessus de la saillie 182 en vue du retrait de l'élément sensible et fait descendre la tête 128. Suite à la descente de la tête 128, l'outil 146 pénètre dans la partie concave 184 de la saillie 182 et l'élément sensible 154 se pose sur le dessus de la saillie 182, en vue de son retrait. Lorsque la tête à broche 128 continue à descendre, le bloc 158 s'élève à l'encontre de la force élastique des ressorts de rappel.
Lorsque l'extrémité inférieure de l'élément sensible 154 s'élève de la distance prédéterminée à partir de l'extrémité inférieure de l'outil 146, la partie formant cliquet 194a du bras de verrouillage 194 s'ajuste dans la partie concave d'engagement 196 du bloc 158, en étant guidée par une surface inclinée de la partie formant cliquet 194a.
L'élément sensible 154 est ainsi verrouillé dans la position élevée par le bras de verrouillage 194.
Le contrôleur fait ensuite monter la tête 128, extrait l'outil 146 de la partie concave 184 de la saillie 182 prévue pour le retrait de l'élément sensible, et passe à l'opération de traitement de l'ouvrage. Le verrouillage de l'élément sensible 154 force la tête 128 à se déplacer
<Desc/Clms Page number 23>
le long du guide d'axe X 116, ce qui provoque une collision avec la partie supérieure du bras de verrouillage 194, et le bras de verrouillage 194 centré en rotation sur le pivot 198 par l'énergie de transfert de la tête 128, peut être libéré. En fait, l'élément sensible 154 peut être verrouillé dans la position d'élévation ou ce verrouillage peut être libéré manuellement par l'opérateur et, dans ce cas, la saillie 182 prévue pour le retrait de l'élément sensible et le bras de déverrouillage 180 peuvent ne pas être prévus.
De plus, comme le montre la Fig. 22, un solénoïde 206 est fixé à la tête à broche 128 et l'extrémité supérieure de l'élément de montage 166 est reliée à la tige de sortie 208 du solénoïde 206, et l'élément sensible 154 peut être supporté dans la position d'élévation par rapport à l'outil 146. Lorsque le solénoïde 206 e excité, la tige de sortie 208 est attirée et la tige coulissante 162 monte et est retenue dans la position d'élévation.
Lorsque l'excitation du solénoïde 206 est coupée, la tige de sortie 208 est libérée et l'élément sensible 154 descend vers la position prédéterminée où il dépasse la partie inférieure de l'outil 146 sous l'effet de son poids et de la force élastique du ressort de rappel.
Une autre forme de réalisation de l'invention sera décrite ci-après avec référence aux Fig. 23 à 27.
La Fig. 27 illustre une machine de traitement tridimensionnel qui est pourvue de la table 104 fixée à un plateau de travail 101 pour le montage et le positionnement de l'ouvrage 102.
La référence 154 désigne un élément sensible constitué d'un conducteur annulaire qui est fixé au bras 156. L'outil 146 est ajusté sans serrage dans l'élément sensible 154. Un blcc de support d'élément sensible en forme de parallélépipède rectangle 153a est fixé au bras 156. Le bloc 158b est fixé à deux parties des tiges coulissantes 162 et 164. Deux ergots positionneurs 222 et 224 font saillie sur le bloc 158a. Un aimant 230 est fixé sur la surface
<Desc/Clms Page number 24>
supérieure du bloc 158a. Les tiges coulissantes 162 et 164 sont introduites à coulissement dans les forures de guidage ménagées dans la plaque inférieure 128b de la tête 128, dans une direction perpendiculaire à la surface de la table 104.
Des longues cannelures 226 et 228 sont ménagées dans la surface inférieure du bloc de montage d'élément sensible 158b, dans une direction parallèle aux guides d'axe Y 108 et 110. Les blocs 158a et 158b sont unis au moyen d'une force magnétique et, dans l'état uni, les ergots positionneurs 222 et 224 sont engagés dans les longues cannelures 226 et 228.
La référence 220 désigne un boîtier d'élément sensible qui est fixé à l'aire de traitement de l'ouvrage, sur la face supérieure de la table 104. Une partie concave formant logement de bloc 220d est prévue dans le boîtier d'élément sensible 220 et des parties saillantes 220a et 220b sont formées des deux côtés sur l'axe X de la partie concave 220d.
Des deux parties saillantes 220b et 220a, au moins la partie saillante se trouvant du côté de la partie centrale de la table 104 est telle que la hauteur de la direction d'axe Z à partir de la surface de fond de la partie concave 220d est inférieure à la hauteur de la direction d'axe Z du bloc de support d'élément sensible 158a.
D'autres constructions de cette forme de réalisation sont presque identiques à la forme de réalisation représentée sur la Fig. 19 et des parties identiques de la forme de réalisation sont désignées par des références identiques pour clarifier la structure correspondante.
Le fonctionnement de cette forme de réalisation sera décrit ci-après.
L'opération de mesure de la distance D, entre l'extrémité inférieure de l'élément sensible 154 et l'extrémité inférieure de l'outil 146 située au-dessus de
<Desc/Clms Page number 25>
l'élément sensible, est identique à celle de la forme de réalisation illustrée sur la Fig. 19.
De plus, l'opération de détection de l'origine sur l'axe Z de l'outil 146 contre l'ouvrage 102 sur la table 104 auquel le traitement effectif est appliqué, est identique à celle de la forme de réalisation illustrée sur la Fig. 19.
Après avoir détecté l'origine sur l'axe Z de l'outil 146, le contrôleur élève la tête à broche 128, déplace la tête 128 dans une direction horizontale par rapport à la table 104, déplace le bloc de support 158a vers une position située au-dessus du boîtier d'élément sensible 220, comme illustré sur la Fig. 26C, fait descendre la tête 128 à cet endroit, et force le bloc de support 158a à venir se loger dans la partie concave 220d, comme illustré sur la Fig. 26B.
Ensuite, lorsque la tête 128 se déplace vers le milieu de la table 104 suivant le guide d'axe X 116, comme illustré sur la Fig. 26D, le bloc de support d'élément sensible 158a est séparé du bloc de montage 158b, à l'encontre de la force magnétique de l'aimant 130, et le bloc de support 158a reste dans la partie concave 220d du boîtier d'élément sensible 220. Dans le cas de la fixation du bloc de support 158a au bloc de montage d'élément sensible 158b, la tête 128 se déplace et force le bloc de montage 158b à se délacer vers une position située au-dessus du boîtier d'élément sensible 220 (Fig. 26A). Ensuite, dans la situation dans laquelle la tête 128 descend et les ergots de positionnement 222 et 224 sont introduits dans les longues cannelures 226 et 228 du bloc de montage 158b, le bloc 158b est uni au bloc 158a par la force magnétique (Fig. 25B).
Ensuite, la tête 128 monte et le bloc de support d'élément sensible 158a est élevé hors du boîtier d'élément sensible 220.
De plus, comme le montre la Fig. 28, le boîtier d'élément sensible 240 est placé sur la table 104 qui est
<Desc/Clms Page number 26>
éloignée de l'aire de traitement de l'ouvrage. Un guide de positionnement 242 et un solénoïde 244 sont disposés sur la surface supérieure du boîtier 240 et le bloc de support d'élément sensible 248a peut être disposé entre le guide de positionnement 242 et l'élément de pression 246 qui est fixé à la tige de sortie du solénoïde 244, ce qui donne un mécanisme de séparation d'élément sensible.
Dans la construction qui précède, lorsque le solénoïde 244 est excité, le bloc de support 248a sur le boîtier d'élément sensible 240 est soumis à la pression du guide de positionnement 242 et de l'élément de pression 246, et le bloc de support 248a est fixé à la surface supérieure du boîtier d'élément sensible 240. Lorsque l'excitation du solénoïde 244 est coupée, la fixation du bloc de support 248a est libérée.
Dans cette construction, le montage et le démontage du bloc de support d'élément sensible 248a contre le bloc de montage d'élément sensible 248b sont réalisés par le mouvement vertical suivant l'axe Z de la tête 128.
Aux dessins, la référence 254 désigne un aimant, 250 un ergot de positionnement et 252, un logement de positionnement. En fait, toutes les formes de réalisation précitées assurent que la séparation de l'élément sensible 154 par rapport à la tête à broche 128 soit réalisée automatiquement sous la commande du contrôleur, mais cette séparation de l'élément sensible 154 peut être effectuée manuellement par l'opérateur.