EP0309960A1

EP0309960A1 - Procédé et équipement de mesure pour la commande automatique de l'avance et du recul de la meule d'une rectifieuse plane

Info

Publication number: EP0309960A1
Application number: EP88115798A
Authority: EP
Inventors: Hans Sigg
Original assignee: Meseltron SA
Current assignee: Meseltron SA
Priority date: 1987-10-01
Filing date: 1988-09-26
Publication date: 1989-04-05
Also published as: US4934105A; JPH01109067A; FR2621267A1

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

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.

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.