FR2548402A1 - Apparatus for comparison by null method and its use for setting up machine tools - Google Patents

Apparatus for comparison by null method and its use for setting up machine tools Download PDF

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Abstract

The null apparatus comprises: a. a body 1 including a bearing surface 2; b. a bottom 3 integral with the body 1; c. a moving element 4 comprising a plate 4a integral with a cylinder 4b, the plate being parallel to the bearing surface 2, the axis of the cylinder being perpendicular to the surface of the plate; d. a potentiometric sensor 5 integral with the bottom 3 and placed between the said bottom and the plate 4a, and e. electronic circuits associated with the potentiometric sensor. The potentiometric sensor 5 comprises a housing 6 enclosing a resistance track 7, a wiper integral with an axial stem 8, the extremity of which includes an end part 9 bearing on the plate 4a, and a return spring 10 bearing, on the one hand on the housing 6 and, on the other hand, on a shoulder of the end part 9. The electronic circuits associated with the potentiometric sensor comprise a setting-up potentiometer 11, the track of which is mounted in parallel with the resistance track 7 and is fed, between its ends, by a constant-voltage source 12, and the wiper of which is linked to one extremity of an analog/digital conversion element 13, the other extremity of which is linked to the wiper of the potentiometric sensor 5, and a digital display device 14 linked to the said conversion element. Application to the setting-up of machine tools, particularly digitally-controlled milling machines.

Description

La présente invention concerne un appareil de zéro et un procédé de réglage de machines-outils, en particulier des fraiseuses. The present invention relates to a zero apparatus and a method for adjusting machine tools, in particular milling machines.

L'appareil selon l'invention est bien adapté au réglage des machines-outils à commande numérique. The apparatus according to the invention is well suited to the adjustment of numerically controlled machine tools.

Pour réaliser un travail de fraisage précis il est nécessaire de régler la position de l'extrémité de la fraise par rapport à la table sur laquelle repose la pièce à fraiser. Cette condition est impérative si l'on désire obtenir un fraisage de la profondeur désirée avec, par exemple, une précision de l'ordre du centième de millimètre. To carry out precise milling work, it is necessary to adjust the position of the end of the cutter relative to the table on which the workpiece is based. This condition is imperative if one wishes to obtain a milling of the desired depth with, for example, an accuracy of the order of a hundredth of a millimeter.

On connaît déjà des dispositifs permettant ce réglage précis, par exemple le dispositif mécanique à comparateur comportant un cadran à aiguille ; sa lecture est précise mais des erreurs peuvent se produire si l'aiguille a parcouru plus d'un tour de cadran. On connait également des dispositifs de pesage reliés directement au système de commande automatique de la machine-outil et faisant partie intégrante de ladite machine-outil, qui fournissent leurs informations au système de commande automatique de la machine-outil qui règle lui-meme automatiquement la position du porte-outil. Devices are already known allowing this precise adjustment, for example the mechanical comparator device comprising a dial with a needle; its reading is precise but errors can occur if the hand has traveled more than one revolution of the dial. We also know weighing devices connected directly to the automatic control system of the machine tool and forming an integral part of said machine tool, which supply their information to the automatic control system of the machine tool which itself automatically adjusts the position of the tool holder.

Ce dernier dispositif, onéreux doit être conçu d'origine.This last, expensive device must be designed from the outset.

On a maintenant conçu un dispositif simple, totalement indépendant de la machine-outil à régler, dont la lecture est fiable et qui ne nécessite qu'un règlage préliminaire simple. We have now designed a simple device, completely independent of the machine tool to be adjusted, the reading of which is reliable and which requires only a simple preliminary adjustment.

Un premier objet de la présente invention est un appareil de zéro, caractérisé en ce qu'il comprend (a) un corps (1) comportant une surface d'appui (2), (b) un fond (3) solidaire du corps (1), (c) un organe mobile (4) comprenant un plateau (4a) solidaire d'un cylindre
(4b), le plateau étant parallèle à la surface d'appui (2), l'axe du
cylindre étant perpendiculaire à la surface du plateau, (d) un capteur potentiométrique (5) solidaire du fond (3) et place entre
ledit fond et le plateau (4a), et (e) des circuits électroniques associés au capteur potentiométrique.A first object of the present invention is a zero apparatus, characterized in that it comprises (a) a body (1) comprising a bearing surface (2), (b) a bottom (3) integral with the body ( 1), (c) a movable member (4) comprising a plate (4a) integral with a cylinder
(4b), the plate being parallel to the bearing surface (2), the axis of the
cylinder being perpendicular to the surface of the plate, (d) a potentiometric sensor (5) secured to the bottom (3) and placed between
said bottom and the plate (4a), and (e) electronic circuits associated with the potentiometric sensor.

L'appareil selon l'invention est subsidiairement caractérisé en ce que le capteur potentiométrique (5) comprend un boîtier (6) renfermant une piste résistante (7), un curseur solidaire d'une tige axiale (8) dont l'extrémité comporte un embout (9) prenant appui sous le plateau (4a), et un ressort de rappel (10) prenant appui, d'une part sur le boîtier (6) et d'autre part sur un épaulement de l'embout (9). The apparatus according to the invention is further characterized in that the potentiometric sensor (5) comprises a housing (6) containing a resistant track (7), a slider secured to an axial rod (8) the end of which comprises a end piece (9) bearing under the plate (4a), and a return spring (10) resting, on the one hand on the housing (6) and on the other hand on a shoulder of the end piece (9).

L'appareil selon l'invention est également subsidiairement caractérisé en ce que les circuits électroniques associés au capteur potentio métrique comprennent un potentiomètre de réglage (11) dont la piste est montée en parallèle avec la piste résistante (7) et est alimentée, entre ses extrémités, par une source de tension constante (12), et dont le curseur est relié à une extrémité d'un organe de conversion analogique-numérique (t3) dont l'autre extrémité est reliée au curseur du capteur potentiométrique (5), et un dispositif d'affichage numérique (14) relié audit organe de conversion. The apparatus according to the invention is also further characterized in that the electronic circuits associated with the metric potentiometer sensor include an adjustment potentiometer (11) whose track is mounted in parallel with the resistive track (7) and is supplied, between its ends, by a constant voltage source (12), the cursor of which is connected to one end of an analog-digital converter (t3), the other end of which is connected to the cursor of the potentiometric sensor (5), and a digital display device (14) connected to said conversion member.

Avantageusement le corps (1), le fond (3), l'organe mobile (4), le boîtier (6), le ressort de rappel (10), l'embout (9) et la tige axiale (8) sont métalliques. Le corps et le fond sont de préférence en alliage d'aluminium et l'organe mobile en acier trempé. Le plateau et le cylindre pewent ne former qu'une seule pièce obtenue directement par usinage. Ils peuvent être également soudés ou collés. Advantageously, the body (1), the bottom (3), the movable member (4), the housing (6), the return spring (10), the end piece (9) and the axial rod (8) are made of metal. . The body and the bottom are preferably made of aluminum alloy and the movable member made of hardened steel. The plate and the pewent cylinder form a single piece obtained directly by machining. They can also be welded or glued.

Le cylindre (4b) doit pouvoir coulisser librement dans le corps (1). The cylinder (4b) must be able to slide freely in the body (1).

Il est possible d'associer ces 2 parties par l'intermédiaire d'éléments mécaniques assurant une liberté axiale sans jeu latéral. Avantageusement le volume compris entre la face interne du corps (1) et la face externe du cylindre (4b) est occupé par un dispositif (15) permettant un déplacement dudit cylindre dans ledit corps sans jeu ni frottement, de préférence une douille à billes.It is possible to associate these 2 parts by means of mechanical elements ensuring axial freedom without lateral play. Advantageously, the volume between the internal face of the body (1) and the external face of the cylinder (4b) is occupied by a device (15) allowing said cylinder to move in said body without play or friction, preferably a ball bushing.

Le capteur potentiométrique (5) est avantageusement linéaire, et comporte par exemple une piste plastique. The potentiometric sensor (5) is advantageously linear, and comprises for example a plastic track.

La hauteur de l'appareil est quelconque ; on peut ainsi concevoir des appareils de zéro de dimensions variées. The height of the device is arbitrary; it is thus possible to design zero devices of various dimensions.

Un second objet de la présente invention consiste en un procédé de réglage de machines-outils, particulièrement de fraiseuses, plus particulièrement de fraiseuses à commande numérique, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre l'appareil de zéro selon l'invention. L'utilisation de l'appareil sera décrite en détails ci-après. A second object of the present invention consists of a method for adjusting machine tools, particularly milling machines, more particularly milling machines with numerical control, characterized in that it implements the zero apparatus according to the invention. The use of the device will be described in detail below.

L'invention sera maintenant illustrée par les figures en annexe où - la figure 1 est un schéma de principe de l'appareil - la figure 2 est une vue en coupe de l'appareil selon A-A de la figure 3 - la figure 3 est une vue en coupe de l'appareil selon B-B de la figure 2. The invention will now be illustrated by the appended figures in which - Figure 1 is a block diagram of the device - Figure 2 is a sectional view of the device according to AA in Figure 3 - Figure 3 is a sectional view of the apparatus according to BB of FIG. 2.

Sur ces figures on a représenté en (1) le corps de l'appareil, de forme extérieure polygonale complexe, dont
l'intérieur est de forme cylindrique à axe vertical et dont la surface
d'appui (2) est usinée de façon à être rigoureusement perpendiculaire
à l'axe vertical (3) le fond monté en retrait de la surface d'appui (2) et supportant le
capteur potentiométrique (5) (4) l'organe mobile comprenant, par usinage, un plateau (4a) et un cylindre
(4b) dont l'axe est perpendiculaire à la face externe du plateau (4a)
et confondu avec l'axe vertical de l'intérieur du corps (1) (9) un embout en appui sous le plateau (4a), et solidaire de la tige axiale
(8) reliée au curseur du capteur potentiométrique (5) (10) un ressort de rappel dont une extrémité porte sur un épaulement de
l'embout (9) et l'autre extrémité sur la partie supérieure du boîtier (6) (16) un capot extérieur fixé au corps (1) et comprenant un potentiomètre de
réglage (11), un interrupteur (17) et un module (18) comportant la
source de tension stabilisée, le convertisseur analogique-numérique et
un dispositif d'affichage numérique par cristaux liquides.In these figures, the body of the apparatus is shown in (1), of complex polygonal external shape, of which
the interior is cylindrical in shape with a vertical axis and the surface
support (2) is machined so as to be strictly perpendicular
to the vertical axis (3) the bottom mounted set back from the bearing surface (2) and supporting the
potentiometric sensor (5) (4) the movable member comprising, by machining, a plate (4a) and a cylinder
(4b) whose axis is perpendicular to the external face of the plate (4a)
and merged with the vertical axis of the interior of the body (1) (9) a nozzle bearing under the plate (4a), and integral with the axial rod
(8) connected to the potentiometric sensor cursor (5) (10) a return spring, one end of which bears on a shoulder of
the end piece (9) and the other end on the upper part of the housing (6) (16) an outer cover fixed to the body (1) and comprising a potentiometer
adjustment (11), a switch (17) and a module (18) comprising the
stabilized voltage source, analog-to-digital converter and
a digital liquid crystal display device.

La course du curseur du potentiomètre linéaire est d'environ 10 mn; elle permet ainsi d'obtenir une plage de mesure de 5 mu dans un sens ou dans l'autre. On affichera, par exemple, une valeur positive si la position initiale de la fraise est trop haute et une valeur négative si cette position est trop basse. En dehors de toute mesure, le ressort de rappel (10) maintien le plateau en position haute extrême et la tige axiale (8) sortie, correspondant à une position extrême du curseur du capteur potentiométrique (5). The stroke of the cursor of the linear potentiometer is approximately 10 min; it thus makes it possible to obtain a measurement range of 5 mu in one direction or the other. For example, a positive value will be displayed if the initial position of the cutter is too high and a negative value if this position is too low. Outside of any measurement, the return spring (10) maintains the plate in the extreme high position and the axial rod (8) extended, corresponding to an extreme position of the cursor of the potentiometric sensor (5).

L'appareil fonctionne de la façon suivante. On désire régler avec précision la distance entre l'extrémité d'une fraise montée dans le porteoutil d'une fraiseuse et la table de ladite fraiseuse. On sait par construction que cette distance est exacte et rigoureuse si la valeur affichée par l'appareil de zero selon l'invention est nulle (cette valeur nulle correspond à une distance précise et connue entre la face externe du plateau (4a) et la surface d'appui (2) du corps (1) ; le réglage de l'appareil se fait simplement à l'aide d'un palmer ou d'un pied à coulisse entre les branches duquel on positionne l'appareil. On règle alors ce dernier à l'aide du potentiomètre de réglage (11) de façon à lire une valeur nulle sur le dispositif d'affichage numérique, qui correspond ainsi à l'écartement souhaité entre la face du plateau (4a) et la surface d'appui (2). On comprendra aisément que cette valeur nulle ne doit pas correspondre à une position extrême du curseur du capteur potentiométrique (5)). On pose l'appareil sur la table de la fraiseuse et, manuellement, on appuie sur le plateau (4a). The device operates as follows. We want to precisely adjust the distance between the end of a cutter mounted in the tool holder of a milling machine and the table of said milling machine. We know by construction that this distance is exact and rigorous if the value displayed by the zero device according to the invention is zero (this zero value corresponds to a precise and known distance between the external face of the plate (4a) and the surface support (2) of the body (1); the adjustment of the device is done simply using a palm or a caliper between the branches of which the device is positioned. last using the adjustment potentiometer (11) so as to read a zero value on the digital display device, which thus corresponds to the desired spacing between the face of the plate (4a) and the bearing surface ( 2) It will be readily understood that this zero value must not correspond to an extreme position of the cursor of the potentiometric sensor (5)). The device is placed on the table of the milling machine and, manually, it is pressed on the plate (4a).

On présente l'appareil entre la table et l'extrémité de la fraise et on libère le plateau. Une valeur est lue sur le dispositif d'affichage numérique. Si cette valeur est nulle le réglage est correct ; cette valeur nulle de la distance correspond à une tension nulle entre le curseur du capteur potentiométrique (5) et le curseur du potentiomètre de réglage (11).The device is presented between the table and the end of the cutter and the tray is released. A value is read from the digital display device. If this value is zero the setting is correct; this zero value of the distance corresponds to a zero voltage between the cursor of the potentiometric sensor (5) and the cursor of the adjustment potentiometer (11).

Si cette valeur n'est pas nulle, on l'introduit, sans conversion supplémentaire, telle qu'elle est lue avec éventuellement son signe négatif, dans le dispositif de commande automatique de la fraiseuse qui décale ainsi la position de la fraise. En cas de besoin, on peut répéter le réglage jusqu'à obtenir une valeur nulle sur le dispositif d'affichage numérique de l'appareil selon l'invention.If this value is not zero, it is introduced, without further conversion, as it is read with possibly its negative sign, into the automatic control device of the milling machine which thus shifts the position of the cutter. If necessary, the adjustment can be repeated until a zero value is obtained on the digital display device of the device according to the invention.

L'appareil selon l'invention permet donc un réglage précis de la position de départ de la fraise sans conversion et sans erreur de lecture. The apparatus according to the invention therefore allows precise adjustment of the starting position of the cutter without conversion and without reading error.

L'introduction des corrections se fait instantanément, l'affichage numérique de l'appareil étant visible de quelques mètres (par exemple la distance séparant la fraise du dispositif de commande automatique de la fraiseuse).Corrections are entered instantly, the digital display of the device being visible from a few meters (for example the distance between the cutter and the automatic control device of the milling machine).

Il est ainsi possible d'obtenir à distance le zéro de la machine-outil. Le zéro de l'appareil est étalonnable mais ne dépend pas de la manière d'utiliser l'appareil. Le parallélisme rigoureux entre la face externe du plateau et la surface d'appui du corps assure une lecture fiable quelle que soit la position de l'extrémité de la fraise sur la surface dudit plateau. It is thus possible to obtain the machine tool zero from a distance. The device zero can be calibrated but does not depend on how the device is used. The rigorous parallelism between the external face of the plate and the bearing surface of the body ensures a reliable reading whatever the position of the end of the cutter on the surface of said plate.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Appareil de zéro caractérisé en ce qu'il comprend (a) un corps (1) comportant une surface d'appui (2), (b) un fond (3) solidaire du corps (1), (c) un organe mobile (4) comprenant un plateau (4a) solidaire d'un cylindre 1. Zero apparatus characterized in that it comprises (a) a body (1) comprising a bearing surface (2), (b) a bottom (3) integral with the body (1), (c) an organ mobile (4) comprising a plate (4a) integral with a cylinder (4b), le plateau étant parallèle à la surface d'appui (2), l'axe du (4b), the plate being parallel to the bearing surface (2), the axis of the cylindre étant perpendiculaire à la surface du plateau, (d) un capteur potentiométrique (5) solidaire du fond (3) et placé entre cylinder being perpendicular to the surface of the plate, (d) a potentiometric sensor (5) secured to the bottom (3) and placed between ledit fond et le plateau (4a), et (e) des circuits électroniques associés au capteur potentiométrique. said bottom and the plate (4a), and (e) electronic circuits associated with the potentiometric sensor. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur potentiométrique (5) comprend un boîtier (6) renfermant une piste résistante (7), un curseur solidaire d'une tige axiale (8) dont l'extrémité comporte un embout (9) prenant appui sous le plateau (4a), et un ressort de rappel (10) prenant appui, d'une part sur le boîtier (6) et d'autre part sur un épaulement de l'embout (9). 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the potentiometric sensor (5) comprises a housing (6) containing a resistant track (7), a slider secured to an axial rod (8) whose end includes a tip (9) bearing under the plate (4a), and a return spring (10) bearing, on the one hand on the housing (6) and on the other hand on a shoulder of the end piece (9). 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les circuits électroniques associés au capteur potentiométrique comprennent un potentiomètre de réglage (11) dont la piste est montée en parallèle avec la piste résistante (7) et est alimentée, entre ses extrémités, par une source de tension constante (12), et dont le curseur est relié à une extrémité d'un organe de conversion analogique-numérique (13) dont l'autre extrémité est reliée au curseur du capteur potentiométrique (5), et un dispositif d'affichage numérique (14) relié audit organe de conversion. 3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the electronic circuits associated with the potentiometric sensor comprise an adjustment potentiometer (11) the track of which is mounted in parallel with the resistive track (7) and is supplied, between its ends, by a constant voltage source (12), the cursor of which is connected to one end of an analog-digital converter (13), the other end of which is connected to the cursor of the potentiometric sensor (5), and a device for digital display (14) connected to said conversion member. 4. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le corps (1), le fond (3), l'organe mobile (4), le boîtier (6), le ressort de rappel (10), l'embout (9) et la tige axiale (8) sont métalliques. 4. Apparatus according to one of claims 1 and 2, characterized in that the body (1), the bottom (3), the movable member (4), the housing (6), the return spring (10) , the end piece (9) and the axial rod (8) are metallic. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps (1) et le fonds (3) sont en alliage d'aluminium. 5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the body (1) and the bottom (3) are made of aluminum alloy. 6. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe mobile (4) est en acier trempé. 6. Apparatus according to claim 4, characterized in that the movable member (4) is made of hardened steel. 7. Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le volume compris entre la face interne du corps (1) et la face externe du cylindre (4b) est occupé par un dispositif (15) permettant un déplacement dudit cylindre dans ledit corps sans jeu ni frottement. 7. Apparatus according to one of claims 1 to 6, characterized in that the volume between the internal face of the body (1) and the external face of the cylinder (4b) is occupied by a device (15) allowing movement of said cylinder in said body without play or friction. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif (15) est une douille à billes. 8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the device (15) is a ball bushing. 9. Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le capteur potentiométrique (5) est linéaire.  9. Apparatus according to one of claims 1 to 8, characterized in that the potentiometric sensor (5) is linear. 10. Appareil selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le capteur potentiométrique (5) est à piste plastique. 10. Apparatus according to one of claims 1 to 9, characterized in that the potentiometric sensor (5) is plastic track. 11. Procédé de réglage de machines-outils, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre l'appareil de zéro selon l'une des revendications 1 à 10.  11. Method for adjusting machine tools, characterized in that it implements the zero device according to one of claims 1 to 10.
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