EP0309960A1 - Procédé et équipement de mesure pour la commande automatique de l'avance et du recul de la meule d'une rectifieuse plane - Google Patents
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- EP0309960A1 EP0309960A1 EP88115798A EP88115798A EP0309960A1 EP 0309960 A1 EP0309960 A1 EP 0309960A1 EP 88115798 A EP88115798 A EP 88115798A EP 88115798 A EP88115798 A EP 88115798A EP 0309960 A1 EP0309960 A1 EP 0309960A1
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
- B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
- B24B49/06—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent requiring comparison of the workpiece with standard gauging plugs, rings or the like
Definitions
- the subject of the present invention is a new measuring method for the automatic control of the advance and the recoil of the grinding wheel of a plane grinding machine, as well as equipment for implementing this method.
- the workpieces are placed on a horizontal table which can rotate or move linearly on a frame and above which is a circular grinding wheel with horizontal or vertical axis capable of machining the pieces by its edge.
- This grinding wheel is mounted on a support carried by the frame so as to be able obviously to rotate around its axis and to be able at least to lower and to rise in order, respectively, to be brought into contact with the parts and to deviate therefrom. Generally, when it is horizontal, it can also be moved parallel to this axis in order to be able to grind pieces that are wider than it and / or several rows of pieces arranged side by side.
- the workpiece dimension is measured as the grinding progresses, and the results of this measurement are used to control the speed of advance of the grinding wheel and stop it when the grinding wheel is reached. nominal rating desired.
- the grinding wheel is moved vertically step by step or continuously between two successive passes of the horizontal table, that is to say when the latter occupies an extreme or initial position for which no part is under the grinding wheel. Then the level of the grinding wheel is kept constant during a pass.
- grinding is most often done in three phases: roughing during which the feed speed of the grinding wheel is relatively high, polishing for which the feed speed is lower, for example ten times less, and the finishing which is done by making the wheel make a few passes in the same position.
- length-measuring heads which are mounted on a bracket fixed to the frame of the machine and which include a touch which senses at least part of the pieces and an inductive or capacitive transducer which converts the movements of this key into an electrical measurement signal which is transmitted to a measuring and control device in which it is amplified and used to display the dimension of the parts and to produce signals for controlling the movements of the grinding wheel.
- the first is the wear of the measuring head button.
- the second is the deformation of the stem under the effect of the heat produced during the machining operations and the wind of the grinding wheel.
- the third is that when the temperature changes the height of the table changes. For example, if it is carried by an oil film, its height decreases when the temperature increases. If it is mounted on bearings, the opposite occurs.
- the object of the invention is to provide a new measurement method which does not have the drawbacks of these two known measurement methods which have just been mentioned.
- the measuring method according to the invention consists not only in palpating the upper surface of at least part of the workpieces by means of a length measuring head mounted on the frame of the grinding machine. , during different successive passes of these parts under the grinding wheel, in order to obtain each time a measurement signal which represents substantially their effective dimension but also - to place initially on the table, in addition to the workpieces and out of reach of the grinding wheel, a reference block of determined thickness.
- the reference block it can be constituted by a single reference piece or by several pieces stacked one on the other.
- this thickness is greater than or equal to the nominal dimension of the parts and the block can be palpated less often than these, but it must still be sufficiently frequently if we want the object of the invention to be well achieved because if, for example, the temperature had time to vary more between two successive probes of the block than between two successive probes of the workpieces the corresponding variation of the signal measurement would no longer be exactly compensated by that of the reference signal and the fact of differentiating between the values of these two signals would no longer allow accurate measurements to be made.
- the method according to the invention will most often consist in making, by operations carried out in any order, the algebraic sum of the difference between the value of the measurement signal and the stored value of the reference signal and that between l thickness of the reference block and the nominal dimension in question.
- the invention also relates to measuring equipment for implementing the method which we have just spoken of.
- This equipment which includes a length measuring head mounted on the frame of the grinding machine to feel the upper surface of at least part of the machined parts, during different successive passes of these parts under the grinding wheel, and to produce each time a measurement signal which represents substantially their effective dimension, is mainly characterized by the fact that it also includes a reference block of determined thickness, intended to be placed initially on the table of the grinding machine, in addition to the workpieces and out of reach of the grinding wheel, and to be periodically palpated by the measuring head so that the latter then also produces a reference signal, and an electronic circuit for measurement which is connected to the measurement head and which includes means for memorizing the value of the reference signal between two times when the reference block is palpated by the measurement head and calculation means for doing at least, for each of said passes, the difference between the value of the measurement signal and the stored value of the reference signal and to produce a resulting signal which corresponds to the exact actual dimension of the workpieces.
- the plane grinding machine which has been shown both partially and schematically in FIG. 1 comprises a frame 2 which carries, for example by means of an oil film, a horizontal table 4 of the "sweeping" type c '' is to say a table which can carry out on this frame a linear movement back and forth between two extreme positions, as indicated by the double arrow F.
- a circular grinding wheel 6 which can rotate around a horizontal axis 8, orthogonal to the direction of movement F of this table, and which is mounted on a support 10 also carried by the frame 2, so that it can be moved vertically and possibly parallel to the axis 8.
- FIG. 1 also shows a row of parts 12 to be machined or being machined between two of which a single reference part 14 has been interposed which has upper and lower faces perfectly flat and parallel to each other and whose height is known with great precision.
- the length measuring head 16 which is responsible for palpating the surface of the machined parts 12 and of the reference part 14 is a conventional mechanical measuring head which comprises a button 18 and an inductive or capacitive transducer not shown, housed inside a box 20 from which this button partially emerges.
- This measuring head is mounted at the end of the crosspiece of a very rigid bracket 22 and integral with the frame of the grinding machine by means of a bearing without play which is not visible in FIG. 1 but one of which possible embodiment will be described below, so as to be able to pivot around an axis between a measurement position shown in solid lines in the drawing and a release position shown in dotted lines which are located at 90 ° from each other and defined by stops also not visible.
- This possibility of raising the head has at least two advantages: it facilitates the change of the machined parts and possibly of the reference part and it makes it possible to prevent the head from being damaged when parts with large thicknesses are machined. .
- the head 16 When in the measurement position, the head 16 feels during each pass the surface of the machined parts 12 or at least some of them as well as that of the reference part 14 and it then produces a signal which is transmitted to an electronic measurement circuit 24 included in a measurement and control device 26, itself connected to the control (not shown) of the grinding machine.
- this signal produced by the head 16 contains both the measurement signal and the reference signal which we have spoken of and which respectively represent the level of the upper surface of the machined parts. and that of the upper surface of the reference part, with respect to any horizontal plane linked to the frame 2.
- the electronic measurement circuit 24 must therefore be able to separate these two signals.
- the signal supplied by the measuring head also contains parts which correspond to the crossing by the key 18 of the intervals between the parts and possibly to that of grooves, clearances or other recesses than the upper surface of the parts. machined can present.
- the signal from the measurement head is first amplified as it is by an amplifier 28.
- the amplified signal is applied on the one hand to a storage circuit 30, responsible for bridging the interruptions of which we have just spoken or, more precisely, for removing the parts of the signal which correspond to these interruptions and, on the other hand, for a sample and hold circuit 32 responsible for recording the value of the amplified reference signal at the time when the measuring head palpates the reference piece and keeping this value in memory until it happens again.
- this circuit 32 is connected to a switch 34 which is actuated by a cam secured to the table at the moment when the measuring head palpates the reference part. and which then applies a sample taking signal to it.
- Another possibility would be to use not a switch but an inductive proximity sensor.
- this switch and this cam are not necessary.
- the machine control can know when the reference part passes under the measuring head and itself supply a sample taking signal to the sampling and holding circuit.
- FIG. 2 shows how the storage circuit 30 is implemented.
- This circuit which is already widely used in machine tool measuring and control devices and not only in plane grinders, to fulfill the same function therein, comprises two identical analog memories 48 and 50 which both receive the signal coming from amplifier 28 (see FIG. 1), a circuit 52 controlled by a clock 54 for periodically discharging and alternately these two memories and another circuit 56 for permanently selecting the higher of the two respective values that they contain and supplying this value at its output.
- the two memories 48 and 50 are produced as peak detectors.
- each of them is constituted by a circuit which comprises an operational amplifier 58, respectively 60, whose non-inverting input is connected to the output of the amplifier 28, a diode 62, respectively 64, which connects the output of this amplifier on the one hand at its inverting input, so that it is subjected to a feedback when this diode is conductive and, on the other hand, at the output of the circuit, and a capacitor 66, respectively 68, connected between this output and ground.
- each of these two memories is loaded with the maximum value of the part due signal which is applied to it at that time.
- the discharge circuit 52 comprises, for each memory, a bipolar transistor, for example of the npn type 70, respectively 72, the conduction path of which connects the output of this memory to ground and the base of which is connected to the one of the two outputs of the clock 54, by means of a differentiating circuit constituted by a resistor 74, respectively 76, and a capacitor 78, respectively 80.
- the clock 54 is therefore designed to produce two rectangular periodic signals, in phase opposition, which are transformed by the differentiating circuits 74,78 and 76,80 into two other signals of the same period and also in phase opposition each formed by pulses of alternating polarity, of much shorter duration than the half-period of the rectangular signals from which they originate and which act only at a rate of one in two to make the transistors 70 and 72 alternately conductive.
- each positive pulse which is produced by one of the differentiating circuits at the same time as a pulse negative is produced by the other simply has a straight rising edge, which corresponds to that of a positive half-wave of the rectangular signal from which it comes, and an exponential falling edge and this pulse makes it possible to restore the transistor to which it is applied driver.
- each negative pulse which is produced by this same differentiating circuit at the same time as a positive pulse is produced by the other has a straight falling edge, which corresponds to that of a negative half-wave of the rectangular signal, and a exponential rising edge and this pulse leaves the transistor to which it is applied blocked.
- the period of the signals supplied by the clock 54 and of these pulses can take several values, for example between 12 and 1600 ms.
- circuit 56 comprises two operational amplifiers 84 and 86, the non-inverting inputs of which are connected to the outputs of memories 48 and 50, two diodes 88 and 90 by means of which the outputs of these amplifiers are connected both to their respective inverting inputs and to the output of the circuit and a resistor 92 connected between this output and the ground.
- the memory circuit which has just been described can only play its role correctly if at any time one at least of the two memories contains a useful measured value, that is to say a value which does not does not correspond to an interval between two parts or to any recesses of any shape that these may have.
- the period of the signals produced by the clock must be greater than the time taken by the probe of the measuring head to pass the longest of these interruptions, including that which corresponds to the passage of the key on the workpiece. reference.
- the circuit provides at its output a signal which constantly represents the level of the highest points of the machined surface.
- the measurement circuit 24 further comprises two operational amplifiers 38 and 40 whose non-inverting inputs are connected respectively at the outputs of the storage circuit 30 and of the sampling and maintenance circuit 32.
- the amplifier 40 has its inverting input connected to a potentiometer 42 and its output at the inverting input of the amplifier 38.
- the potentiometer 42 is used to initially introduce into the measurement circuit the algebraic value of the difference between the exact thickness of the reference part and the final dimension to be reached for the machined parts which is in the present case negative.
- the figure shows one of these comparators, consisting for example of a Schmitt trigger, which is designated by the reference 46 and which may be the one which produces the command signal to reverse the grinding wheel when the parts have reached their final rating.
- the first is that the operations carried out by the two operational amplifiers 38 and 40 amount to subtracting the value of the reference signal contained in the circuit sampling and holding 32 of that of the measurement signal processed by the storage device 30 and to add to the result the difference between the thickness of the reference part and the final dimension of the machined parts, even if practically we start with subtract this difference from the value of the reference signal.
- the second remark is that we could very well connect the amplifiers otherwise so that they perform the operations which make it possible to obtain the resulting signal in another order.
- the measuring head 16 represented here schematically by a diamond
- the amplifier 28 the storage circuit 30, the sampling and holding circuit 32, the operational amplifiers 38 and 40 and the potentiometer. 42 which form part of the electronic measurement circuit 24, the latter being able to be included in the same measurement and control device 26 as previously, the figure of which again shows only the display device 44 and the comparator 46.
- these means are designed to deliver a sample taking signal when the value of the composite signal supplied by the amplifier 28 remains included for a time greater than a minimum time determined between a lower limit value which is slightly lower than the measurement value of the reference part and an upper limit value between this measurement value of the reference part and that which corresponds to the nominal dimension of the machined parts.
- They include two Schmitt flip-flops 94 and 96 which both receive the output signal from amplifier 28.
- the first, 94, of these flip-flops is connected to a first potentiometer 98 which makes it possible to adjust its low or falling threshold to the upper limit of which we have just spoken and to its complementary output Q connected to one of the two inputs of an ET 102 door.
- the second flip-flop 96 is connected to a second potentiometer 100 which makes it possible to adjust its high or rising threshold to the upper limit value which has also just been mentioned and to its output Q connected to the other input of gate AND 102.
- the threshold of the flip-flop 94 corresponds to a level very close to that of the upper surface of the reference piece, it may be that when it goes back up on this piece, after having gone down in the interval which separates from one of the neighboring machined parts, the key oscillates enough so that it also appears because of this one or more short pulses at the output of the AND gate.
- timing circuit RC 104 which transmits only pulses whose duration is equal to or greater than a determined value and whose long pulse it receives at time of passage of the measurement key on the reference part is naturally part.
- this long pulse is reshaped by another Schmitt flip-flop 106 then applied to the sampling and holding circuit which is connected to the output Q of this flip-flop 106.
- FIG. 4 schematically shows, in section, a pneumatic measuring head which can often advantageously replace a mechanical type head in measuring equipment according to the invention.
- This head which is designated by the reference 108, is constituted by a body 109, for example cylindrical or parallelepipedal, in which there is a pneumatic measuring system and a system which makes it possible to clean the surface of the parts to be measured.
- the measurement system comprises a pipe 110 which is conventionally connected to a source (not shown), supplying compressed air at a regulated pressure, and which is divided into two branches 112 and 114.
- One of these branches, 112 is delimited by an inlet nozzle 116 and a measurement nozzle 118 situated at the end of the body 109 which is intended to be brought opposite and near the surface of the parts to be measured.
- the other branch 114 is delimited by an inlet nozzle 120 and a reference nozzle 122 which can be adjustable.
- these two branches are connected to a differential pressure transducer with semiconductor element 124 which is electrically connected to a connection terminal 126 making it possible to supply it and to collect the signal representative of the pressure difference between the branches it provides.
- This transducer 124 which could be connected to the amplifier 28 of the measurement circuit 24, if the measurement head 16 were replaced by that which is being described, is essentially constituted by a semiconductor wafer in which was made a membrane, by methods, of chemical machining, a bridge of piezoresistors formed on this membrane and amplifier elements.
- the advantages of a pneumatic measurement compared to a contact measurement are the absence of wear of the head, a better time constant, negligible hysteresis, better resolution and insensitivity to mechanical vibrations and to shocks.
- the cleaning system simply comprises a line 128 through which compressed air arrives, with sufficient pressure to achieve the desired goal, and which leads to two nozzles 130 and 132 located on either side of the nozzle. measured
- the head when the head is mounted on the frame of the grinding machine, it must be arranged so that the three nozzles 130, 132 and 118 are roughly aligned in the direction of movement of the parts.
- FIG. 5 shows how a reference piece which is part of the measuring equipment according to the invention can advantageously be produced when this equipment is intended for a grinding machine whose table is magnetic.
- This part on which a number indicating its thickness can be engraved, comprises a lower part 136 made of magnetic material, for example of normal steel, which allows its fixing on the table, surmounted by another part, made of non-magnetic material, by example in stainless steel or hard metal, which avoids sticking of chips on its upper face.
- a lower part 136 made of magnetic material, for example of normal steel, which allows its fixing on the table, surmounted by another part, made of non-magnetic material, by example in stainless steel or hard metal, which avoids sticking of chips on its upper face.
- gauge blocks Furthermore, we can arrange for it to be possible to place gauge blocks on it. It is enough for that it has parallel and perfectly flat upper and lower faces so that the wedges can be attached to it, as they do between them, and that its thickness is known with as much precision as that of the latter.
- FIG. 6 schematically represents, in axial section, a tilting bearing which can be used to mount the mechanical or pneumatic measuring head of the measuring equipment according to the invention on its support.
- the bearing comprises a cylindrical casing 140 closed by a cover 142 and the bottom of which is pierced with a central hole 144 through which a shaft 146 passes.
- This shaft has inside two frustoconical bearing surfaces 148 and 150, oriented in opposite directions, which are formed respectively by the oblique flank of a collar 152 and the bevelled part of a head 154 and which are engaged in two coaxial frustoconical seats correspondents 156 and 158.
- the first, 156, of these seats is constituted simply by an internal countersink of the hole 144.
- the second 158 is formed by a recess made in a part 160 which is fixed in the opening of an annular membrane 162 so as to be able to move axially, this membrane being pinched between the casing 140 and the cover 142, and which is permanently pushed against the bearing 150 of the shaft 146 by a coil spring 163 placed between it and this cover.
- this shaft 146 has a toothing which is located at the bottom of a groove 164 formed by the collar 152 and the head 154 and which meshes with a rack 166 actuated for example by a pneumatic, hydraulic piston or electromagnetic not shown.
Landscapes
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Abstract
L'invention a pour objets un procédé et un équipement de mesure pour la commande automatique de l'avance et du recul de la meule (6) d'une rectifieuse plane. Le procédé consiste non seulement à palper la surface supérieure des pièces usinées (12) au moyen d'une tête de mesure de longueur (16) montée sur le bâti (2) de la rectifieuse, lors de différentes passes successives de ces pièces sous la meule, pour obtenir chaque fois un signal de mesure qui représente sensiblement leur cote effective, comme cela se fait déjà, mais également à placer initialement sur la table (4) de la rectifieuse, en plus des pièces à usiner et hors d'atteinte de la meule, un bloc de référence (14) d'épaisseur déterminée, constitué d'une ou plusieurs pièces, à palper périodiquement la surface supérieure de ce bloc avec la tête de mesure pour obtenir un signal de référence et à mémoriser chaque fois la valeur de ce signal et à faire au moins, pour chacune desdites passes, la différence entre la valeur du signal de mesure et la valeur mémorisée du signal de référence pour obtenir un signal résultant qui correspond à la cote effective exacte des pièces usinées et qui peut être utilisé pour la commande des mouvements de la meule. De cette façon on évite les erreurs de mesure qui peuvent être dues notamment à l'usure de la tête ou à des déformations de son support et à des variations du niveau de la table du fait de la chaleur.
Description
- La présente invention a pour objets un nouveau procédé de mesure pour la commande automatique de l'avance et du recul de la meule d'une rectifieuse plane ainsi qu'un équipement pour la mise en oeuvre de ce procédé.
- Dans le cas d'une rectifieuse plane les pièces à usiner sont placées sur une table horizontale qui peut tourner ou se déplacer linéairement sur un bâti et au-dessus de laquelle se trouve une meule circulaire à axe horizontal ou vertical capable d'usiner les pièces par sa tranche.
- Cette meule est montée sur un support porté par le bâti de façon à pouvoir évidemment tourner autour de son axe et à pouvoir au moins s'abaisser et se soulever pour, respectivement, être amenée au contact des pièces et s'en écarter. Généralement,lorsqu'elle est à axe horizontal, elle peut en plus être déplacée parallèlement à cet axe pour pouvoir meuler des pièces plus larges qu'elle et/ou plusieurs rangées de pièces disposées côte à côte.
- Lors de l'usinage le déplacement horizontal de la table et l'avance, c'est-à-dire la descente verticale, de la meule doivent être minutieusement coordonnés et contrôlés afin que la surface supérieure des pièces soit parfaitement polie et atteigne la cote nominale voulue avec une précision qui est très fréquemment de l'ordre du micromètre.
- Pour obtenir une telle précision on mesure la cote des pièces au fur et à mesure de la rectification et on utilise les résultats de cette mesure pour contrôler la vitesse d'avance de la meule et arrêter celle-ci lorsque l'on est arrivé à la cote nominale désirée.
- Normalement, la meule est déplacée verticalement pas à pas ou de façon continue entre deux passes successives de la table horizontale, c'est-à-dire lorsque cette dernière occupe une position extrême ou initiale pour laquelle aucune pièce ne se trouve sous la meule. Ensuite le niveau de la meule est maintenu constant pendant une passe.
- D'autre part, la rectification se fait le plus souvent en trois phases : l'ébauchage pendant lequel la vitesse d'avance de la meule est relativement élevée, le polissage pour lequel la vitesse d'avance est plus faible, par exemple dix fois moindre, et le finissage qui s'effectue en faisant faire à la meule quelques passes dans la même position.
- Pour mesurer la cote des pièces on fait appel actuellement à des têtes de mesure de longueur qui sont montées sur une potence fixée au bâti de la machine et qui comprennent une touche qui palpe au moins une partie des pièces et un transducteur inductif ou capacitif qui convertit les mouvements de cette touche en un signal électrique de mesure qui est transmis à un appareil de mesure et de commande dans lequel il est amplifié et utilisé pour afficher la cote des pièces et pour produire des signaux de commande des mouvements de la meule.
- Donc, ce que l'on mesure en fait avec ce système ce n'est pas la cote exacte des pièces mais le niveau de leur surface supérieure par rapport à un plan horizontal lié au bâti de la machine et en faisant cela on suppose que la hauteur de la table par rapport à ce plan est rigoureusement constante.
- Cette solution n'est pas satisfaisante car il y a au moins trois causes d'erreurs possibles pour les mesures. La première c'est l'usure de la touche de la tête de mesure. La deuxième c'est la déformation de la potence sous l'effet de la chaleur produite pendant les opérations d'usinage et du vent de la meule. La troisième c'est que lorsque la température varie la hauteur de la table change. Par exemple, si elle est portée par un film d'huile sa hauteur diminue lorsque la température augmente. Si elle est montée sur des roulements c'est l'inverse qui se produit.
- Pour éliminer au moins en partie ces erreurs on a pensé à utiliser une deuxième tête chargée, elle, de palper la surface de la table et à soustraire le signal fourni par cette deuxième tête de celui produit par la première mais en faisant cela on introduit d'autres sources d'erreurs. En effet, les touches des deux têtes risquent de ne pas s'user à la même vitesse. La table peut elle aussi s'user étant donné que la touche de la deuxième tête frotte toujours sur elle au même endroit. Enfin, dans le cas d'une table magnétique les copeaux produits au moment de l'usinage des pièces collent tellement à la surface de celle-ci que cette touche ne peut généralement pas les écarter de sa trajectoire.
- Le but de l'invention est de fournir un nouveau procédé de mesure qui ne présente pas les inconvénients de ces deux méthodes de mesure connues dont il vient d'être question.
- Ce but est atteint grâce au fait que le procédé de mesure selon l'invention consiste non seulement à palper la surface supérieure d'une partie au moins des pièces usinées au moyen d'une tête de mesure de longueur montée sur le bâti de la rectifieuse, lors de différents passes successives de ces pièces sous la meule, pour obtenir chaque fois un signal de mesure qui représente sensiblement leur cote effective mais aussi
- à placer initialement sur la table, en plus des pièces à usiner et hors d'atteinte de la meule, un bloc de référence d'épaisseur déterminée.
- à palper périodiquement la surface supérieure de ce bloc de référence avec la tête de mesure pour obtenir un signal de référence et à mémoriser chaque fois la valeur de ce signal, et
- à faire au moins, pour chacune desdites passes, la différence entre la valeur du signal de mesure et la valeur mémorisée du signal de référence pour obtenir un signal résultant qui correspnd à la cote effective exacte des pièces usinées et qui peut être utilisé pour la commande des mouvements d'avance et de recul de la meule. - A noter que le mot "palper" droit être pris ici au sens large. En effet, pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, on peut utiliser une tête de mesure mécanique comme celles dont on a parlé et qui comportent une touche et un transducteur mais aussi une tête de mesure pneumatique et, dans ce cas, on peut considérer que la tête palpe la surface des pièces mesurées grâce à l'air comprimé qu'elle projette contre cette surface.
- En ce qui concerne le bloc de référence, il peut être constitué par une seule pièce de référence ou par plusieurs pièces empilées l'une sur l'autre.
- D'autre part, il peut être placé dans le champ balayé par la meule ou en dehors de celui-ci, c'est-à-dire à côté ou dans son prolongement.
- Dans le premier cas il ne peut rester hors d'atteinte de la meule qu'en ayant une épaisseur inférieure à la cote nominale des pièces usinées et il est forcément palpé aussi souvent qu'elles.
- Par contre, dans le second cas, rien ne s'oppose à ce que cette épaisseur soit supérieure ou égale à la cote nominale des pièces et le bloc peut être palpé moins souvent que celles-ci, mais il doit quand même l'être assez fréquemment si l'on veut que le but de l'invention soit bien atteint car si, par exemple, la température avait le temps de varier plus entre deux palpages successifs du bloc qu'entre deux palpages successifs des pièces usinées la variation correspondante du signal de mesure ne serait plus compensée exactement par celle du signal de référence et le fait de faire la différence entre les valeurs de ces deux signaux ne permettrait plus d'effectuer des mesures justes.
- Cela dit, ce que l'on désire connaître généralement pour l'afficher et pour commander les mouvements de la meule c'est la surépaisseur des pièces usinées par rapport à leur cote nominale. De plus, lorsque l'on choisit de placer le bloc de référence en dehors du champ balayé par la meule, il est peu probable que l'on dispose alors d'un jeu de pièces de référence suffisant pour toujours pouvoir constituer un bloc d'épaisseur égale à la cote nominale des pièces que l'on rectifie.
- Donc, le procédé selon l'invention consistera le plus souvent à faire, par des opérations effectuées dans un ordre quelconque, la somme algébrique de la différence entre la valeur du signal de mesure et la valeur mémorisée du signal de référence et de celle entre l'épaisseur du bloc de référence et la cote nominale en question.
- Enfin, comme on l'a déjà indiqué , l'invention a également pour objet un équipement de mesure pour la mise en oeuvre du procédé dont on vient de parler.
- Cet équipement qui comprend une tête de mesure de longueur montée sur le bâti de la rectifieuse pour palper la surface supérieure d'une partie au moins des pièces usinées, lors de différentes passes successives de ces pièces sous la meule, et pour produire chaque fois un signal de mesure qui représente sensiblement leur cote effective, est principalement caractérisé par le fait qu'il comprend également un bloc de référence d'épaisseur déterminée, prévu pour être placé initialement sur la table de la rectifieuse, en plus des pièces à usiner et hors d'atteinte de la meule, et pour être palpé périodiquement par la tête de mesure afin que celle-ci produise alors également un signal de référence, et un circuit électronique de mesure qui est relié à la tête de mesure et qui comprend des moyens pour mémoriser la valeur du signal de référence entre deux moments où le bloc de référence est palpé par la tête de mesure et des moyens de calcul pour faire au moins, pour chacune desdites passes, la différence entre la valeur du signal de mesure et la valeur mémorisée du signal de référence et pour produire un signal résultant qui correspond à la cote effective exacte des pièces usinées.
- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui suit et qui se référe au dessin annexé sur lequel:
- - la figure 1 montre schématiquement une rectifieuse plane, représentée partiellement, et une première forme possible d'exécution de l'équipement de mesure selon l'invention qui a été choisie comme exemple pour illustrer celle-ci;
- - la figure 2 est un schéma-bloc d'un circuit de mémorisation utilisé dans le circuit électronique de mesure de l'équipement représenté sur la figure 1:
- - la figure 3 montre toujours schématiquement et toujours à titre d'exemple une deuxième forme possible d'exécution de l'équipement selon l'invention;
- - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une tête de mesure pneumatique qui peut-être utilisée avantageusement dans l'équipement selon l'invention;
- - la figure 5 montre, en perspective, une pièce de référence qui peut elle aussi être employée avantageusement dans l'équipement selon l'invention; et
- - la figure 6 est une vue schématique, en coupe axiale, d'un palier sans jeu par l'intermédiaire duquel la tête de mesure de l'équipement selon l'invention peut-être montée sur son support.
- La rectifieuse plane que l'on a représentée à la fois partiellement et schématiquement sur la figure 1 comprend un bâti 2 qui porte, par exemple par l'intermédiaire d'un film d'huile, une table horizontale 4 du genre "balayante" c'est-à-dire une table qui peut effectuer sur ce bâti un mouvement linéaire de va-et-vient entre deux positions extrêmes, comme l'indique la double flèche F.
- Au-dessus de la table 4 se trouve évidemment une meule circulaire 6 qui peut tourner autour d'un axe horizontal 8, orthogonal à la direction de déplacement F de cette table, et qui est montée sur un support 10 porté lui aussi par le bâti 2, de façon à pouvoir être déplacée verticalement et éventuellement parallèlement à l'axe 8.
- Cela dit, on a également représenté sur la figure 1 une rangée de pièces 12 à usiner ou en cours d'usinage entre deux desquelles a été intercalée une pièce de référence unique 14 qui présente des faces supérieure et inférieure parfaitement planes et parallèles entre elles et dont la hauteur est connue avec une grande précision.
- De plus, comme on est ici dans la situation où cette pièce de référence se trouve dans le champ balayé par la meule, sa hauteur est un peu inférieure à la cote nominale que les pièces 12 doivent avoir à la fin de leur usinage.
- Dans ce premier mode d'exécution que l'on a choisi comme exemple la tête de mesure de longueur 16 qui est chargée de palper la surface des pièces usinées 12 et de la pièce de référence 14 est une tête de mesure mécanique classique qui comprend une touche 18 et un transducteur inductif ou capacitif non représenté, logé à l'intérieur d'un boitier 20 d'où émerge partiellement cette touche.
- Cette tête de mesure est montée à l'extrémité de la traverse d'une potence 22 très rigide et solidaire du bâti de la rectifieuse par l'intermédiaire d'un palier sans jeu qui n'est pas visible sur la figure 1 mais dont une forme possible de réalisation sera décrite par la suite, de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe entre une position de mesure représentée en trait plein sur le dessin et une position de dégagement représentée en pointillés qui sont situées à 90° l'une de l'autre et définies par des butées également non visibles.
- Cette possibilité de relevage de la tête a au moins deux avantages : elle facilite le changement des pièces usinées et éventuellement de la pièce de référence et elle permet d'éviter que la tête soit endommagée lorsque l'on usine des pièces dont la surépaisseur est importante.
- Lorsqu'elle est en position de mesure la tête 16 palpe lors de chaque passe la surface des pièces usinées 12 ou tout au moins de certaines d'entre elles ainsi que celle de la pièce de référence 14 et elle produit alors un signal qui est transmis à un circuit électronique de mesure 24 inclus dans un appareil de mesure et de commande 26, lui-même relié à la commande non représentée de la rectifieuse.
- Comme la pièce de référence 14 est placée ici parmi les pièces usinées ce signal produit par la tête 16 contient à la fois le signal de mesure et le signal de référence dont on a parlé et qui représentent respectivement le niveau de la surface supérieure des pièces usinées et celui de la surface supérieure de la pièce de référence, par rapport à un plan horizontal quelconque lié au bâti 2. Le circuit électronique de mesure 24 doit donc être capable de séparer ces deux signaux.
- D'autre part, le signal fourni par la tête de mesure contient aussi des parties qui correspondent au franchissement par la touche 18 des intervalles entre les pièces et éventuellement à celui de rainures, de dégagements ou d'autres creux que la surface supérieure des pièces usinées peut présenter.
- Si l'on ne prenait pas de précautions particulières ces "interruptions" de la surface usinée, c'est-à-dire de la surface qui englobe les surfaces supérieures de toutes les pièces, seraient interprétées par le système d'autocalibrage de la rectifieuse comme des cotes de pièces trop faibles. De plus, le dispositif d'affichage chargé d'indiquer la cote des pièces, qui se trouve lui aussi dans l'appareil de mesure et de commande et qui porte sur la figure 1 le repère 44, afficherait des valeurs changeantes et il serait difficile de connaître exactement la cote réelle ou effective des pièces à un moment donné.
- Ces deux problèmes de séparation des signaux de mesure et de référence et d'interruptions de la surface usinée sont résolus dans le circuit de mesure 24 de la manière suivante:
- Le signal provenant de la tête de mesure est tout d'abord amplifié tel quel par un amplificateur 28.
- Ensuite, le signal amplifié est appliqué d'une part à un circuit de mémorisation 30, chargé de ponter les interruptions dont on vient de parler ou plus précisément de supprimer les parties du signal qui correspondent à ces interruptions et, d'autre part, à un circuit d'échantillonnage et de maintien (sample and hold circuit) 32 chargé d'enregistrer la valeur du signal de référence amplifié au moment où la tête de mesure palpe la pièce de référence et de garder cette valeur en mémoire jusqu'à ce que cela se reproduise.
- Pour qu'il sache à quel moment il doit enregister la valeur du signal qui lui est appliqué ce circuit 32 est relié à un interrupteur 34 qui est actionné par une came solidaire de la table au moment où la tête de mesure palpe la pièce de référence et qui lui applique alors un signal de prise d'échantillon.
- Une autre possibilité serait d'utiliser non pas un interrupteur mais un détecteur de proximité inductif.
- Tels qu'ils sont représentés sur la figure 1 l'interrupteur 34 et la came 36 sont placés sous la table mais ils pourraient tout aussi bien se trouver sur le côté de celle-ci ou même dessus.
- Par ailleurs il faut préciser que pour une rectifieuse à commande numérique cet interrupteur et cette came ne sont pas nécessaires. En effet, dans ce cas la commande de la machine peut savoir à quel moment la pièce de référence passe sous la tête de mesure et fournir elle-même un signal de prise d'échantillon au circuit d'échantillonnage et de maintien.
- La figure 2 montre comment le circuit de mémorisation 30 est réalisé.
- Ce circuit qui est déjà largement utilisé dans des appareils de mesure et de commande de machines-outils et pas seulement de rectifieuses planes, pour y remplir la même fonction, comprend deux mémoires analogiques identiques 48 et 50 qui reçoivent toutes les deux le signal provenant de l'amplificateur 28 (voir figure 1), un circuit 52 commandé par une horloge 54 pour décharger périodiquement et alternativement ces deux mémoires et un autre circuit 56 pour sélectionner en permanence la plus élevée des deux valeurs respectives qu'elles contiennent et fournir cette valeur à sa sortie.
- Les deux mémoires 48 et 50 sont réalisées comme des détecteurs de crète.
- Plus précisément chacune d'elles est constituée par un circuit qui comprend un amplificateur opérationnel 58, respectivement 60, dont l'entrée non-inverseuse est connectée à la sortie de l'amplificateur 28, une diode 62, respectivement 64, qui relie la sortie de cet amplificateur d'une part à son entrée inverseuse, de façon qu'il soit soumis à une contre-réaction lorsque cette diode est conductrice et, d'autre part, à la sortie du circuit, et un condensateur 66, respectivement 68, branché entre cette sortie et la masse.
- Par conséquent, entre deux périodes successives pendant lesquelles elle est déchargée chacune de ces deux mémoires est chargée avec la valeur maximale de la partie due signal qui lui est appliquée à ce moment-là.
- Le circuit de décharge 52 comprend, lui, pour chaque mémoire, un transistor bipolaire, par exemple de type n-p-n 70, respectivement 72, dont le trajet de conduction relie la sortie de cette mémoire à la masse et dont la base est connectée à l'une des deux sorties de l'horloge 54, par l'intermédiaire d'un circuit différentiateur constitué par une résistance 74, respectivement 76, et une capacité 78, respectivement 80.
- Pour que les deux mémoires se déchargent alternativement il faut évidemment que le transistor 70 devienne conducteur pendant que le transistor 72 est bloqué et inversement.
- L'horloge 54 est donc conçue pour produire deux signaux périodiques rectangulaires, en opposition de phase, qui sont transformés par les circuits différentiateurs 74,78 et 76,80 en deux autres signaux de même période et également en opposition de phase formés chacun par des impulsions de polarité alternée, de durée beaucoup plus courte que la demi-période des signaux rectangulaires dont elles proviennent et qui n'agissent qu'à raison d'une sur deux pour rendre les transistors 70 et 72 alternativement conducteurs.
- Plus précisément, chaque impulsion positive qui est produite par l'un des circuits différentiateurs en même temps qu'une impulsion négative est produite par l'autre comporte simplement un flanc montant droit, qui correspond à celui d'une demi-alternance positive du signal rectangulaire dont elle est issue, et un flanc descendant exponentiel et cette impulsion permet de rendre le transistor auquel elle est appliquée conducteur.
- Inversement, chaque impulsion négative qui est produite par ce même circuit différentiateur en même temps qu'une impulsion positive est produite par l'autre comporte un flanc descendant droit, qui correspond à celui d'une demi-alternance négative du signal rectangulaire, et un flanc montant exponentiel et celle impulsion laisse le transistor auquel elle est appliquée bloqué.
- De plus, grâce à un commutateur de sélection 82 la période des signaux fournis par l'horloge 54 et de ces impulsions peut prendre plusieurs valeurs comprises par exemple entre 12 et 1600 ms.
- Enfin, en ce qui concerne le circuit 56, on voit qu'il comprend deux amplificateurs opérationnels 84 et 86 dont les entrées non-inverseuses sont reliées aux sorties des mémoires 48 et 50, deux diodes 88 et 90 par l'intermédiaire desquelles les sorties de ces amplificateurs sont reliées à la fois à leurs entrées inverseuses respectives et à la sortie du circuit et une résistance 92 branchée entre cette sortie et la masse.
- Il est clair que le circuit de mémorisation que l'on vient de décrire ne peut jouer correctement son rôle que si à tout moment l'une au moins des deux mémoires contient une valeur mesurée utile c'est-à-dire une valeur qui ne correspond pas à un intervalle entre deux pièces ou à des creux de forme quelconque que celles-ci peuvent présenter. Autrement dit, il faut que la période des signaux produits par l'horloge soit supérieure au temps que met le palpeur de la tête de mesure pour franchir la plus longue de ces interruptions, y compris celle qui correspond au passage de la touche sur la pièce de référence. Lorsque cette condition est remplie le circuit fournit à sa sortie un signal qui représente constamment le niveau des points les plus hauts de la surface usinée.
- Si l'on regarde maintenant à nouveau la figure 1 on constate que le circuit de mesure 24 comprend en outre deux amplificateurs opérationnels 38 et 40 dont les entrées non-inverseuses sont reliées respectivement aux sorties du circuit de mémorisation 30 et du circuit d'échantillonnage et de maintien 32.
- On constate également que l'amplificateur 40 a son entrée inverseuse connectée à un potentiomètre 42 et sa sortie à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 38.
- Le potentiomètre 42 sert à introduire initialement dans le circuit de mesure la valeur algébrique de la différence entre l'épaisseur exacte de la pièce de référence et la cote finale à atteindre pour les pièces usinées qui est dans le cas présent négative.
- Ceci permet d'obtenir à la sortie de l'amplificateur 40 un signal qui représente la somme de cette cote finale et d'un terme correctif égal à la différence entre la valeur mesurée du niveau de la surface supérieure de la pièce de référence et son épaisseur et, par suite, à la sortie de l'amplificateur 38 un signal résultant qui est aussi le signal de sortie du circuit électronique de mesure et qui correspond exactement à la différence entre la véritable cote nominale des points les plus hauts de la surface usinée et ladite cote finale.
- Ensuite tout se passe comme dans les appareils de mesure et de commande classiques c'est-à-dire que le signal de sortie du circuit de mesure est appliqué au dispositif d'affichage 44 dont on a déjà parlé, qui indique la surépaisseur des pièces usinées par rapport à leur cote finale, et à différents circuits de comparaison chargés de générer les signaux qui permettent de commander les mouvements d'avance et de recul de la meule.
- La figure montre l'un de ces comparateurs, constitué par exemple par une bascule (trigger) de Schmitt, qui est désigné par le repère 46 et qui peut être celui qui produit le signal de commande de recul de la meule lorsque les pièces ont atteint leur cote finale.
- Avant de décrire le deuxième mode possible d'exécution qui a été choisi comme exemple pour illustrer l'invention et qui est représenté sur la figure 3 il est utile de faire au moins trois remarques à propos de celui dont on vient de parler.
- La première c'est que les opérations effectuées par les deux amplificateurs opérationnels 38 et 40 reviennent bien à soustraire la valeur du signal de référence contenue dans le circuit d'échantillonnage et de maintien 32 de celle du signal de mesure traité par le dispositif de mémorisation 30 et à ajouter au résultat la différence entre l'épaisseur de la pièce de référence et la cote finale des pièces usinées, même si pratiquement on commence par soustraire cette différence de la valeur du signal de référence.
- La deuxième remarque c'est que l'on pourrait très bien brancher les amplificateurs autrement pour qu'ils effectuent les opérations qui permettent d'obtenir le signal résultant dans un autre ordre.
- Par exemple on pourrait commencer par soustraire effectivement la valeur du signal de référence de celle du signal fourni par le circuit de mémorisation 30 et soustraire ensuite de la valeur du signal obtenu la différence entre la cote finale et l'épaisseur de la pièce de référence.
- Enfin la troisième remarque c'est que l'on pourrait très bien aussi prévoir deux potentiomètres pour permettre d'introduire séparément dans le circuit de mesure la cote finale et l'épaisseur de la pièce de référence et trois amplificateurs opérationnels pour produire le signal résultant.
- On retrouve dans le mode d'exécution de la figure 3 beaucoup d'éléments qui peuvent être identiques à ceux du mode d'exécution de la figure 1 et qui, pour cette raison, sont désignés par les mêmes repères.
- Ceci est vrai tout d'abord pour la pièce de référence 14 qui est placée de la même façon que précèdemment sur une table balayante 4, parmi des pièces usinées 12 dont une seule a été représentée.
- Ceci est également vrai pour la tête de mesure 16, représentée ici schématiquement par un losange, et pour l'amplificateur 28, le circuit de mémorisation 30, le circuit d'échantillonnage et de maintien 32, les amplificateurs opérationnels 38 et 40 et le potentiomètre 42 qui font partie du circuit électronique de mesure 24, ce dernier pouvant être inclus dans le même appareil de mesure et de commande 26 que précèdemment, dont la figure ne montre là encore que le dispositif d'affichage 44 et le comparateur 46.
- En fait la différence entre ces deux modes d'exécution se situe uniquement au niveau des moyens qui produisent les signaux de prise d'échantillons qui permettent au circuit d'échantillonnage et de maintien 32 de savoir à quels moments il doit mémoriser la valeur du signal fourni par l'amplificateur 28.
- En effet dans le mode d'exécution de la figure 3 ces moyens sont conçus pour délivrer un signal de prise d'échantillon lorsque la valeur du signal composite fourni par l'amplificateur 28 reste comprise pendant un temps supérieur à un temps minimal déterminé entre une valeur limite inférieure qui est un peu plus faible que la valeur de mesure de la pièce de référence et une valeur limite supérieure comprise entre cette valeur de mesure de la pièce de référence et celle qui correspnd à la cote nominale des pièces usinées.
- Ils comprennent deux bascules de Schmitt 94 et 96 qui reçoivent toutes les deux le signal de sortie de l'amplificateur 28.
- La première, 94, de ces bascules est reliée à un premier potentiomètre 98 qui permet d'ajuster son seuil bas ou descendant à la limite supérieure dont on vient de parler et a sa sortie complémentaire
Q connectée à l'une des deux entrées d'une porte ET 102. - D'autre part, la deuxième bascule 96 est reliée à un deuxième potentiomètre 100 qui permet de règler son seuil haut ou montant à la valeur limite supérieure dont il vient également d'être question et a sa sortie Q connectée à l'autre entrée de la porte ET 102.
- Ainsi lorsque la valeur du signal composite issu de l'amplificateur 28 est au-dessus de la valeur limite supérieure la sortie complémentaire
Q de la bascule 94 est au niveau logique "0" alors que la sortie Q de la bascule 96 est au niveau "1". - Inversement, lorsque la valeur du signal composite est au-dessous de la valeur limite inférieure la sortie
Q de la bascule 94 est à "1" tandis que la sortie Q de la bascule 96 est à "0". - Donc, dans les deux cas, la sortie de la porte ET 102 est à "0". Par contre, lorsque la valeur du signal composite est comprise entre les deux valeurs limites les deux sorties des bascules sont à "1" ce qui fait que la sortie de la porte ET l'est aussi.
- Par conséquent, lorsque la touche de la tête de mesure 16 palpe les pièces pendant que la table 4 de la rectifieuse se déplace on obtient à la sortie de la porte ET non seulement une impulsion relativement longue quand cette touche passe sur la pièce de référence mais également des impulsions plus courtes aux moments où elle franchit les intervalles entre les pièces.
- De plus, si le seuil de la bascule 94 correspond à un niveau très proche de celui de la surface supérieure de la pièce de référence il se peut qu'au moment où elle remonte sur cette pièce, après être descendue dans l'intervalle qui la sépare de l'une des pièces usinées voisines, la touche oscille suffisamment pour qu'il apparaisse aussi à cause de cela une ou plusieurs impulsions courtes à la sortie de la porte ET.
- Quelle que soit leur origine ces impulsions courtes ne doivent évidemment pas parvenir au circuit d'échantillonnage et de maintien 32.
- C'est la raison pour laquelle on trouve à la suite de la porte ET un circuit de temporisation RC 104 qui ne transmet que des impulsions dont la durée est égale ou supérieure à une valeur déterminée et dont l'impulsion longue qu'il reçoit au moment du passage de la touche de mesure sur la pièce de référence fait naturellement partie.
- Après avoir traversé ce circuit cette impulsion longue est remise en forme par une autre bascule de Schmitt 106 puis appliquée au circuit d'échantillonnage et de maintien qui est relié à la sortie Q de cette bascule 106.
- A noter que l'on a fait abstraction ici des éventuels rainures, dégagements ou autres creux que les pièces usinées peuvent présenter.
- Si de tels creux existent et si leur dimension dans la direction de déplacement de la table est comparable à celles des intervalles entre les pièces ils sont simplement une cause supplémentaire d'apparition d'impulsions courtes à la sortie de la porte ET.
- Si, au contraire, cette dimension est en gros égale ou supérieure à celle de la pièce de référence la profondeur des creux en question doit se situer en dehors des limites qui correspondent aux seuils des bascules 94 et 96, sinon, ces creux donneraient lieu eux aussi à des impulsions longues et le mode d'exécution que l'on vient de décrire ne conviendrait plus.
- Enfin, il faut noter aussi que les trois remarques que l'on a faites précèdemment à propos des amplificateurs opérationnels et des calculs qu'ils effectuent sont aussi valables pour ce deuxième mode d'exécution.
- La figure 4 montre schématiquement, en coupe, une tête de mesure pneumatique qui peut remplacer souvent avantageusement une tête de type mécanique dans un équipement de mesure selon l'invention.
- Cette tête, qui est désignée par le repère 108, est constituée par un corps 109, par exemple cylindrique ou parallèlépipèdique, dans lequel se trouvent un système de mesure pneumatique et un système qui permet de nettoyer la surface des pièces à mesurer.
- Le système de mesure comprend une conduite 110 qui est reliée classiquement à une source non représentée, fournissant de l'air comprimé à une pression régulée, et qui se divise en deux branches 112 et 114.
- L'une de ces branches, 112, est délimitée par une buse d'entrée 116 et une buse de mesure 118 située à l'extrémité du corps 109 qui est destinée à être amenée en regard et près de la surface des pièces à mesurer.
- L'autre branche 114 est délimitée, elle, par une buse d'entrée 120 et une buse de référence 122 qui peut être réglable.
- D'autre part, ces deux branches sont reliées à un transducteur de pression différentielle à élément semi-conducteur 124 qui est connecté électriquement à une borne de branchement 126 permettant de l'alimenter et de recueillir le signal représentatif de la différence de pression entre les branches qu'il fournit.
- Ce transducteur 124 qui pourrait être relié à l'amplificatuer 28 du circuit de mesure 24, si l'on remplaçait la tête de mesure 16 par celle que l'on est en train de décrire, est constitué essentiellement par une plaquette semi-conductrice dans laquelle a été réalisée une membrane, par des procédés, d'usinage chimique, un pont de piézo-résistances formées sur cette membrane et des éléments amplificateurs.
- Pour avoir plus de renseignements sur la structure, le fonctionnement et la fabrication de ce genre de transducteur on peut se reporter à la demande de brevet français N° 2 266 314.
- Quant au principe de la mesure des dimensions d'une pièce par des moyens pneumatiques et par pression différentielle il est bien connu (voir par exemple la norme DIN 2271).
- D'une manière générale les avantages d'une mesure pneumatique par rapport à une mesure par contact sont l'absence d'usure de la tête, une meilleure constante de temps, une hystérèse négligeable, une meilleure résolution et une insensibilité aux vibrations mécaniques et aux chocs.
- Pour en terminer avec la tête de mesure de la figure 4 il reste encore à parler de son système de nettoyage qui permet de débarrasser la surface des pièces mesurées notamment des copeaux ou du liquide de refroidissement qui peuvent s'y trouver avant le passage de ces pièces sous la tête.
- Le système de nettoyage comprend simplement une conduite 128 par laquelle arrive de l'air comprimé, avec une pression suffisante pour que le but recherché soit atteint, et qui aboutit à deux buses 130 et 132 situées de part et d'autre de la buse de mesure
- Bien entendu lorsque l'on monte la tête sur le bâti de la rectifieuse on doit s'arranger pour que les trois buses 130, 132 et 118 soient à peu près alignées dans la direction de déplacement des pièces.
- A noter que l'on pourrait aussi imaginer d'avoir plusieurs buses de nettoyage réparties autour de la buse de mesure ou, au contraire, de n'en avoir qu'une seule. Cette deuxième solution serait envisageable par exemple dans le cas où des mesures ne seraient effectuées que lorsque la table de la rectifieuse se déplace dans un sens.
- La figure 5 montre comment une pièce de référence qui fait partie de l'équipement de mesure selon l'invention peut être avantageusement réalisée lorsque cet équipement est destiné à une rectifieuse dont la table est magnétique.
- Cette pièce, sur laquelle peut être gravé un nombre indiquant son épaisseur, comprend une partie inférieure 136 en matériau magnétique, par exemple en acier normal, qui permet sa fixation sur la table, surmontée d'une autre partie, en matériau non magnétique, par exemple en acier inoxydable ou en métal dur, qui évite le collage de copeaux sur sa face supérieure.
- Par ailleurs, on peut s'arranger pour qu'il soit possible de placer sur elle des cales-étalons. Il suffit pour cela qu'elle ait des faces supérieure et inférieure parallèles et parfaitement planes afin que les cales puissent s'accoler à elle, comme elles le font entre elles, et que son épaisseur soit connue avec autant de précision que celle de ces dernières.
- De cette façon on peut très facilement adapter le niveau de la surface de référence à l'épaisseur des pièces à usiner en utilisant une ou plusieurs cales.
- La figure 6 représente schématiquement , en coupe axiale, un palier basculant qui peut être utilisé pour monter la tête de mesure mécanique ou pneumatique de l'équipement de mesure selon l'invention sur son support.
- Le palier comprend un carter cylindrique 140 fermé par un couvercle 142 et dont le fond est percé d'un trou central 144 dans lequel passe un arbre 146.
- Cet arbre présente à l'intérieur deux portées tronconiques 148 et 150, orientées en sens opposé, qui sont formées respectivement par le flanc oblique d'un collet 152 et la partie biseautée d'une tête 154 et qui sont engagées dans deux sièges tronconiques coaxiaux correspondants 156 et 158.
- Le premier, 156, de ces sièges est constitué simplement par une fraisure interne du trou 144.
- Le second 158 est formé, lui, par un évidement réalisé dans une pièce 160 qui est fixée dans l'ouverture d'une membrane annulaire 162 de façon à pouvoir se déplacer axialement, cette membrane étant pincée entre le carter 140 et le couvercle 142, et qui est poussée en permanence contre la portée 150 de l'arbre 146 par un ressort à boudin 163 placé entre elle et ce couvercle.
- Ainsi, grâce à ce ressort d'appui 163 et à la forme tronconique des portées 148 et 150 et des sièges 156 et 158 on supprime toute possibilité de jeu axial ou radial pour l'arbre 146.
- Enfin, pour pouvoir être entrainé en rotation, cet arbre 146 comporte une denture qui est située au fond d'une gorge 164 formée par le collet 152 et la tête 154 et qui engrène avec une crémaillère 166 actionnée par exemple par un piston pneumatique, hydraulique ou électromagnétique non représentée.
Claims (28)
1. Procédé de mesure pour la commande automatique de l'avance et du recul de la meule (6) d'une rectifieuse plane qui comporte une table horizontale (4) portée par un bâti (2), qui se déplace sous la meule pour permettre à celle-ci de balayer un champ et d'usiner des pièces (12) placées sur la table à l'intérieur de ce champ, jusqu'à ce que ces pièces atteignent une cote nominale, procédé qui consiste à palper la surface supérieure d'une partie au moins des pièces usinées (12) au moyen d'une tête de mesure de longueur (16;108) montée sur le bâti de la rectifieuse, lors de différentes passes successives de ces pièces sous la meule, pour obtenir chaque fois un signal de mesure qui représente sensiblement leur cote effective, caractérisé par le fait qu'il consiste également
- à placer initialement sur la table, en plus des pièces à usiner et hors d'atteinte de la meule, un bloc de référence (14) d'épaisseur déterminée,
- à palper périodiquement la surface supérieure de ce bloc de référence avec la tête de mesure pour obtenir un signal de référence et à mémoriser chaque fois la valeur de ce signal, et
- à faire au moins, pour chacune desdites passes, la différence entre la valeur dudit signal de mesure et la valeur mémorisée dudit signal de référence pour obtenir un signal résultant qui correspond à la cote effective desdites pièces usinées et qui peut être utilisé pour la commande des mouvements d'avance et de recul de la meule.
- à placer initialement sur la table, en plus des pièces à usiner et hors d'atteinte de la meule, un bloc de référence (14) d'épaisseur déterminée,
- à palper périodiquement la surface supérieure de ce bloc de référence avec la tête de mesure pour obtenir un signal de référence et à mémoriser chaque fois la valeur de ce signal, et
- à faire au moins, pour chacune desdites passes, la différence entre la valeur dudit signal de mesure et la valeur mémorisée dudit signal de référence pour obtenir un signal résultant qui correspond à la cote effective desdites pièces usinées et qui peut être utilisé pour la commande des mouvements d'avance et de recul de la meule.
2. Procédé de mesure selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à faire, pour chacune desdites passes et par des opérations effectuées dans un ordre quelconque, la somme algébrique de la différence entre la valeur dudit signal de mesure et la valeur mémorisée dudit signal de référence et de celle entre l'épaisseur du bloc de référence et ladite cote nominale, afin que ledit signal résultant représente exactement la différence entre la cote effective des pièces usinées et cette cote nominale.
3. Procédé de mesure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le bloc de référence (14) est placé dans le champ balayé par la meule (6) et a une épaisseur inférieure à la cote nominale des pièces usinées.
4. Procédé de mesure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le bloc de référence (14) est placé en dehors du champ balayé par la meule (6).
5. Procédé de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le bloc de référence est constitué par une seule pièce de référence (14).
6. Procédé de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le bloc de référence (14) est constitué par plusieurs pièces de référence placées l'une sur l'autre.
7. Procédé de mesure selon la revendication 6, caractérisé par le fait que certaines au moins desdites pièces de référence sont constituées par des cales-étalons.
8. Procédé de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la mise en mémoire de la valeur du signal de référence est commandée par un signal produit par un interrupteur (34) qui est actionné par la table au moment où la tête de mesure (16;108) palpe la surface supérieure du bloc de référence (14).
9. Procédé de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la mise en mémoire de la valeur du signal de référence est commandée par un signal qui est produit par des moyens électroniques de comparaison (94-106) lorsque la valeur du signal fourni par la tête de mesure (16;108) reste comprise entre deux valeurs limites pendant un temps minimal déterminé, l'une de ces valeurs étant légèrement inférieure à celle du signal de référence et l'autre légèrement supérieure à cette valeur du signal de référence et légèrement inférieure à la cote nominale des pièces usinées.
10. Procédé de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la tête de mesure est une tête mécanique (16) qui comprend une touche (18) qui palpe la surface d'une pièce à mesurer lorsqu'elle est en contact avec celle-ci et un transducteur pour convertir les mouvements de cette touche en un signal électrique.
11. Procédé de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la tête de mesure est une tête de mesure pneumatique (108) qui comprend une buse de mesure (118) qui palpe la surface d'une pièce à mesurer en envoyant contre cette surface de l'air comprimé et un transducteur (124) pour convertir les variations de pression à l'intérieur d'une conduite (112) qui amène ledit air comprimé à la buse en un signal électrique.
12. Equipement de mesure pour la commande automatique de l'avance et du recul de la meule (16) d'une rectifieuse plane qui comporte une table horizontale (4) portée par un bâti (2), qui se déplace sous la meule pour permettre à celle-ci de balayer un champ et d'usiner des pièces (12) placées sur la table à l'intérieur de ce champ, jusqu'à ce que ces pièces atteignent une cote nominale, équipement qui comprend une tête de mesure de longueur (16;108) montée sur le bâti de la rectifieuse pour palper la surface supérieure d'une partie au moins des pièces usinées (12), lors de différentes passes successives de ces pièces sous la meule, et pour produire chaque fois un signal de mesure qui représente sensiblement leur cote effective, caractérisé par le fait qu'il comprend également un bloc de référence (14) d'épaisseur déterminée, prévu pour être placé initialement sur la table, en plus des pièces à usiner et hors d'atteinte de la meule, et pour être palpé périodiquement par la tête de mesure afin que celle-ci produise alors également un signal de référence, et un circuit électronique de mesure (24) qui est relié à la tête de mesure et qui comprend des premiers moyens de mémorisation (32) pour mémoriser la valeur de référence entre deux moments où le bloc de référence est palpé par la tête de mesure et des moyens de calcul (40;42) pour faire au moins, pour chacune desdites passes, la différence entre la valeur dudit signal de mesure et la valeur mémorisée dudit signal de référence et pour produire un signal résultant qui correspond à la cote effective exacte desdites pièces usinées et qui peut être utilisé pour la commande des mouvements d'avance et de recul de la meule.
13. Equipement de mesure selon la revendication 12, caractérisé par le fait que les moyens de calcul (40;42) sont conçus pour calculer, pour chacune desdites passes et par des opérations effectuées dans un ordre déterminé, la somme algébrique de la différence entre la valeur dudit signal de mesure et la valeur mémorisée dudit signal de référence et de celle entre l'épaisseur du bloc de référence (14) et ladite cote nominale afin de produire un signal résultant qui représente exactement la différence entre la cote effective des pièces usinées (12) et cette cote nominale.
14. Equipement de mesure selon la revendication 12 ou 13, caractérisé par le fait que le circuit électronique de mesure (24) comporte également des seconds moyens de mémorisation (30) capables de mémoriser temporairement la valeur du signal de mesure pour éliminer les parties de ce signal qui correspondent aux intervalles entre les pièces usinées (12).
15. Equipement de mesure selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé par le fait que le bloc de référence (14) a une épaisseur inférieure à la cote nominale des pièces usinées pour pouvoir être placé dans le champ balayé par la meule (6).
16. Equipement de mesure selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé par le fait que le bloc de référence a une épaisseur égale ou supérieure à la cote nominale des pièces usinées et est destiné à être placé en dehors du champ balayé par la meule.
17. Equipement de mesure selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé par le fait que le bloc de référence est constitué par une seule pièce de référence (14).
18. Equipement de mesure selon la revendication 17, caractérisé par le fait que ladite pièce de référence comprend une partie inférieure (136) en matériau magnétique et une partie supérieure (138) en matériau non magnétique.
19. Equipement de mesure selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé par le fait que le bloc de référence (14) est constitué par plusieurs pièces de référence placées l'une sur l'autre.
20. Equipement de mesure selon la revendication 19, caractérisé par le fait que l'une desdites pièces de référence, qui est destinée à être placée au contact de la table (4), comprend une partie inférieure (136) en matériau magnétique et une partie supérieure (138) en matériau non magnétique.
21. Equipement de mesure selon la revendication 20, caractérisé par le fait que les autres pièces de référence sont des cales-étalons.
22. Equipement de mesure selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé par le fait qu'il comprend également un interrupteur (34) qui est actionné par une came (36) solidaire de la table au moment où la tête de mesure (16;108) palpe la surface supérieure du bloc de référence (14) et qui applique alors un signal aux premiers moyens de mémorisation (32) afin que ceux-ci mémorisent la valeur dudit signal de référence.
23. Equipement de mesure selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé par le fait que le circuit électronique de mesure (24) comprend également des moyens de comparaison (94-106) qui produisent un signal lorsque la valeur de celui qui est fourni par la tête de mesure (16;108) reste comprise entre deux valeurs limites pendant un temps minimal déterminé, l'une de ces valeurs étant légèrement inférieure à celle du signal de référence et l'autre légèrement supérieure à cette valeur du signal de référence et légèrement inférieure à la cote nominale des pièces usinées (12), et que ce signal produit par les moyens de comparaison est appliqué aux premiers moyens de mémorisation (32) pour qu'ils mémorisent à ce moment-là la valeur dudit signal de référence.
24. Equipement de mesure selon l'une quelconque des revendications 12 à 23, caractérisé par le fait que la tête de mesure est une tête mécanique (16) qui comprend une touche (18) qui palpe la surface d'une pièce à mesurer lorsque elle est en contact avec celle-ci et un transducteur pour convertir les mouvements de cette touche en un signal électrique.
25. Equipement de mesure selon l'une quelconque des revendications 12 à 23, caractérisé par le fait que la tête de mesure est une tête de mesure pneumatique (108) qui comprend une buse de mesure (118) qui palpe la surface d'une pièce à mesurer en envoyant contre cette surface de l'air comprimé et un transducteur (124) pour convertir les variations de pression à l'intérieur d'une conduite (112) qui amène ledit air comprimé à la buse en un signal électrique.
26. Equipement de mesure selon la revendication 25, caractérisé par le fait que la tête de mesure (108) comprend au moins une buse supplémentaire (130) par laquelle sort aussi de l'air comprimé pour pouvoir nettoyer la surface supérieure des pièces usinées (12) et du bloc de référence avant le passage de la buse de mesure (118) sur cette surface.
27. Equipement de mesure selon l'une quelconque des revendications 12 à 26, caractérisé par le fait que la tête de mesure (16;108) est montée sur un support (22) fixé au bâti (2) de la rectifieuse par l'intermédiaire d'un palier basculant qui permet de la faire pivoter entre une position de mesure et une position de dégagement dans laquelle elle peut être amenée en dehors des périodes où des mesures doivent être effectuées et par le fait que la position de mesure au moins est déterminée par une butée mécanique.
28. Equipement de mesure selon la revendication 27, caractérisé par le fait que le palier basculant comprend un arbre (146) qui présente deux portées tronconiques coaxiales (148,150), orientées en sens opposé, deux sièges tronconiques (156,158) également coaxiaux, dans lesquels sont engagées lesdites portées tronconiques, l'un (158) de ces sièges étant mobile axialement, et des moyens élastiques (163) pour presser le siège mobile contre la portée correspondante et pour supprimer ainsi toute possibilité de jeu axial ou radial pour l'arbre.
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