FR2569598A1 - Systeme de palpeur equipe d'un doigt - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES SYSTEMES D'USINAGE A COMMANDE NUMERIQUE. UN OUTIL NON COUPANT OU UN DOIGT 32, MONTE DANS UNE POSITION DANS LAQUELLE SE TROUVE NORMALEMENT UN OUTIL SUR UNE TOURELLE D'UN SYSTEME D'USINAGE A COMMANDE NUMERIQUE, FROTTE CONTRE LA PIECE USINEE 41 PENDANT LA ROTATION DE CETTE DERNIERE. UN ACCELEROMETRE 62 DETECTE EN TANT QUE SIGNAL DE CONTACT LES VIBRATIONS DE FROTTEMENT QUI PROVIENNENT DE LA PIECE 41, ET LE SIGNAL DE SORTIE DE L'ACCELEROMETRE EST APPLIQUE A UN SYSTEME DE COMMANDE NUMERIQUE 46. ON PEUT AINSI EFFECTUER PAR EXEMPLE DES MESURES DIRECTES DE DIAMETRE EN TOUCHANT DEUX POINTS OPPOSES SUR LA PIECE ET EN EFFECTUANT UN CALCUL DE DIFFERENCE. APPLICATION AUX SYSTEMES D'USINAGE AUTOMATIQUES DE PRECISION.

Description

La présente invention concerne de façon générale

des systèmes d'usinage à commande numérique en boucle fer-

mée et elle porte plus particulièrement sur un système de palpeur et sur une technique de mesure de dimensions pour de tels systèmes. La technologie relative à l'usinage automatique de précision se développe très rapidement. Des systèmes

basés entièrement sur des opérations manuelles ont large-

ment cédé la place à des techniques dans lesquelles la fabrication de pièces s'effectue au moyen de systèmes d'usinage à commande numérique universels. Bien que les opérations de coupe ou d'autres opérations d'enlèvement

de matière se déroulent automatiquement dans de tels sys-

tèmes, de nombreuses opérations manuelles demeurent nécessaires, essentiellement pour mesurer les dimensions

usinées et pour effectuer des réglages des outils de cou-

pe en utilisant un décalage de l'outil de coupe avec la commande numérique ordinaire. Ces mesures et ces réglages manuels de l'outil de coupe sont nécessaires pour tenir

compte d'un grand nombre de variables telles que: l'usu-

re de l'outil de coupe; le repositionnement et/ou le

remplacement de l'outil de coupe; ainsi que des varia-

tions dimensionnelles de l'outil de coupe, de la pièce usinée et de la machine d'usinage elle-même, sous

l'effet de facteurs tels que l'échauffement, la déforma-

tion sous la charge, etc.

A titre d'exemple, dans une opération caracté-

ristique accomplie avec une machine-outil à commande numérique telle qu'un tour, certains réglages, comme des décalages d'outil, doivent être effectués manuellement par l'opérateur après l'établissement de la configuration de

la machine pour la fabrication d'une pièce particulière.

Avant le début de l'usinage, l'opérateur doit avancer l'outil de coupe jusqu'à une surface de positionnement d'outil et il doit déterminer la position de l'outil en mesurant manuellement l'espace entre l'outil et la surface de référence. On effectue normalement ceci au moyen d'une jauge d'épaisseur à lames ou d'un instrument analogue, et

de telles mesures forment alors la base de la détermina-

tion manuelle des décalages d'outil. Lorsque le tour com-

prend des moyens de support d'outils tels qu'une tourelle à outils multiples, cette opération doit être effectuée séparément pour chaque outil ainsi que pour chacun des axes de mouvement de la machine. Avant d'effectuer

l'opération de coupe finale ou de finition pour une surfa-

ce particulière d'une pièce usinée, on mesure les diverses dimensions de la surface de la pièce semi-finie, au moyen

d'un calibre utilisé manuellement. Ceci permet à l'opéra-

teur de déterminer le décalage nécessaire de l'outil de

coupe qui est utilisé pour l'opération de coupe de fini-

tion. Une fois que l'opération de coupe de finition a été effectuée, on contrôle à nouveau la pièce avec le calibre utilisé manuellement afin de contrôler la conformité des dimensions réelles de la surface finie par rapport aux

dimensions désirées.

Les opérations manuelles décrites ci-dessus prennent individuellement du temps et absorbent une partie notable du temps total nécessaire pour usiner une pièce particulière aux dimensions désirées. Ceci a pour effet de

limiter la capacité de fabrication de la machine-outil.

Lorsqu'on considère les coûts actuels d'un tour ou d'une

fraiseuse (centre d'usinage), toute réduction de la capa-

cité de la machine-outil prend une importance économique considérable. En outre, toutes ces opérations manuelles augmentent le risque d'introduction d'erreurs humaines

dans le processus de fabrication.

On admet de façon générale que la solution aux problèmes précédents consiste à automatiser les mesures manuelles et les réglages manuels de l'outil de coupe, par exemple par l'utilisation d'un système de commande numérique piloté par un ordinateur. Dans un tel système, l'ordinateur peut soit être placé à distance de l'unité de commande numérique, soit être incorporé dans cette

dernière, par exemple sous la forme d'un micro-ordinateur.

Selon une variante, des possibilités de calcul peuvent

être prévues à l'extérieur de l'unité de commande numéri-

que et incorporées également dans cette dernière. Au lieu

de transférer des blocs successifs de données enregis-

trées sur bande ou sous une forme similaire, comme c'est le cas dans un système de commande numérique ordinaire, un système de commande numérique par ordinateur est capable d'enregistrer des programmes entiers et de les appeler selon une séquence désirée, de modifier les programmes,

par exemple par ajout ou suppression de blocs, et d'accom-

plir les calculs de décalages ou autres.

Bien qu'on n'ait pas encore adopté largement des

systèmes entièrement automatiques à ce stade de développe-

ment du domaine de l'usinage de précision, un travail de développement considérable a été accompli jusqu'à présent

et ce travail est limité en majeure partie à des situa-

tions spécialisées dans lesquelles une seule opération d'usinage est accomplie de façon répétitive. On connait également la technique consistant à monter un capteur sous la forme d'un palpeur à déclenchement sur le banc de la machine d'usinage ou sur un bras pivotant qu'on peut

écarter par rotation lorsqu'on le désire. On peut déter-

miner avec précision la position de l'outil de coupe au moyen d'un tel palpeur en notant la position de l'outil au moment o il vient en contact avec le palpeur. A partir des écarts observés entre les positions programmées et les

positions réelles, on peut déterminer un décalage de com-

pensation et l'enregistrer dans la mémoire associée aux moyens de commande numérique par ordinateur. Le décalage

compense la différence entre la position de contact pro-

grammée et la position de contact réelle.

Un système et un procédé qui présentent les caractéristiques décrites cidessus sont exposés dans le

brevet des E.U.A. n 4 382 215 qui a été cédé à la deman-

deresse. Comme décrit dans ce brevet, un palpeur à déclenchement appelé "'Renishaw - 3 Dimensional Touch Trigger Probe" est monté dans les moyens de support d'outil. On étalonne tout d'abord ce palpeur par rapport à des surfaces de référence et on l'utilise ensuite pour étalonner le détecteur de position d'outil. Ce n'est qu'alors qu'on détermine la position de l'arête coupante de l'outil sélectionné, par contact avec le détecteur

d'outil. On enregistre dans des moyens de commande numéri-

que les décalages d'outil initiaux qui sont déterminés

d'après les résultats de cette opération. Après l'accom-

plissement de l'usinage, on étalonne à nouveau le détec-

teur de pièce et on l'utilise pour mesurer la ou les sur-

faces usinées de la pièce. L'information ainsi obtenue détermine les décalages finals nécessaires pour la coupe de finition. On peut ensuite mesurer la surface finie, au moyen d'un palpeur, pour déterminer sa conformité aux dimensions désirées. Bien que de structure simple, le palpeur à déclenchement doit avoir une configuration

spécifique pour une classe de caractéristiques à détecter.

Les palpeurs eux-mêmes, qui sont normalement achetés sous

la forme de produits du commerce vendus par des fournis-

seurs spécifiques, ont tendance à être non seulement coû-

teux mais également fragiles et, en outre, ils ne peuvent

pas atteindre toutes les configurations de coupe.

Un autre exemple d'utilisation d'un palpeur est décrit dans le brevet des E.U.A. n 4 195 250. Dans ce brevet un doigt qui se déplace sous l'effet d'une commande numérique est amené alternativement en contact avec la pièce usinée. On utilise un système de mesure de type

numérique pour générer un train d'impulsions pour la mesu-

re du mouvement du doigt. La génération des impulsions est déclenchée lorsqu'un niveau de tension change, au moment o le doigt vient en contact avec la pièce usinée, et un train d'impulsions est ainsi déclenché et arrêté sous l'effet du contact du doigt avec la pièce usinée, ce qui donne un nombre d'impulsions qui est transformé en une mesure de la dimension désirée. La complexité du système d'ensemble est accrue par l'utilisation du dispositif

employé dans le système décrit dans le brevet des E.U.A.

n 4 195 250, ce qui fait que la fiabilité du système peut

être réduite, avec les effets défavorables qui en décou-

lent. Le coût auquel conduit la réalisation de ce système

est également un facteur important.

L'invention a donc pour but d'apporter un per-

fectionnement à la mesure des dimensions de pièces usinées.

Un autre but de l'invention est d'apporter un perfectionnement à des systèmes de palpeur utilisés dans

des systèmes d'usinage à commande numérique en boucle fer-

mée. Un autre but de l'invention est de procurer un système nouveau et perfectionné pour l'usinage automatique de précision d'une pièce, qui utilise un dispositif dont

la structure soit relativement simple et économique.

Brièvement, on atteint les buts précités, ainsi

que d'autres, au moyen d'un doigt ou d'un outil non cou-

pant monté sur la tourelle d'un système d'usinage à comman-

de numérique tel qu'un tour. Dans sa forme préférée, le doigt comprend une bille de carbure placée à l'extrémité

d'une tige qui est fixée à un élément similaire à un porte-

outil. Un accéléromètre monté sur la tourelle capte des vibrations de "frottement" qui sont produites lorsque la bille du doigt frotte contre la pièce usinée, pendant sa rotation. Les signaux de sortie de l'accéléromètre sont transmis par un coupleur rotatif à un circuit de condi- tionnement de signal, à partir duquel ils sont ensuite appliqués au système de commande numérique et utilisés, par exemple, pour mesurer un diamètre d'une pièce usinée, en amenant le doigt à deux points de contact opposés de part et d'autre de l'axe de la machine-outil, et en soustrayant ensuite les deux mesures d'une manière bien connue, pour obtenir la mesure désirée. On peut utiliser

un doigt de forme spéciale pour un certain goupe d'opéra-

tions de coupe dans lesquelles le doigt peut toucher

accidentellement le côté de la rainure.

La suite de la description se réfère aux dessins

annexés qui représentent respectivement:

Figure 1: une représentation en élévation sim-

plifiée d'un tour horizontal à tourelle comportant les caractéristiques de l'invention; Figure 2: une représentation en plan, de dessus, simplifiée du tour à tourelle qui est représenté sur la figure 1; Figure 3: une courbe caractéristique utile à la compréhension du fonctionnement de l'invention; Figure 4: une vue en perspective partielle d'un mode de réalisation d'un type de doigt utilisé sur la tourelle représentée sur la figure 2;

Figure 5: une représentation schématique sim-

plifiée de la manière selon laquelle on peut effectuer une mesure de diamètre conformément à l'invention; et Figure 6: un schéma synoptique électrique représentant le chemin suivi par les signaux électriques entre l'accéléromètre monté sur la tourelle représentée sur les figures 1 et 2 et les moyens de commande numérique

représentés sur la figure 1.

En considérant maintenant les dessins et plus

particulièrement les figures 1 et 2, on voit une représen-

tation simplifiée d'un système d'usinage sous la forme d'un tour horizontal à tourelle. Un tour à tourelle tra-

vaille de façon caractéristique selon deux axes mutuelle-

ment perpendiculaires, l'axe X et l'axe Z, en désignant par axe X un axe transversal par rapport au banc de la machine,-tandis que l'axe Z est dans la direction de la

longueur du banc. Comme représenté, le banc du tour com-

prend un bâti 10 qui porte une paire de glissières 12 et 13 qui s'étendent dans la direction de l'axe Z. L'axe de rotation 14 d'une broche de tour 16 est parallèle à

l'axe Z. Un chariot latéral 18 est disposé de façon cou-

lissante sur les glissières 12 et 13 et il peut être posi-

tionné de façon bidirectionnelle le long de l'axe Z soit vers l'avant (dans la direction de la pièce usinée, -Z), soit vers l'arrière (dans la direction opposée à la pièce

usinée, +Z). Le chariot 18 est positionné dans la direc-

tion de l'axe Z au moyen d'un mécanisme à vis-mère, non représenté, qui peut être entraîné par un dispositif

classique à moteur de positionnement à courant continu.

Le chariot 18 porte en outre une paire de glis-

sières transversales 20 et 21 sur lesquelles un coulisseau transversal 24 est monté de façon coulissante, de manière qu'on puisse le positionner dans la direction de l'axe X. Le positionnement du coulisseau transversal24 dans la direction de l'axe X est effectué de façon similaire au moyen d'un dispositif à vis-mère qui peut être entraîné par un moteur de positionnement à courant continu. Un

résolveur ou un codeur classique peut être accouplé à cha-

cun des moteurs électriques ou à chacune des vis-mères, pour produire un signal de réaction représentatif de la position en rotation de l'élément correspondant. Ces signaux de réaction sont représentatifs de la position linéaire du chariot 18 et du coulisseau transversal 24 le long de leurs axes respectifs. Selon une variante, on peut

utiliser des dispositifs de codage électroniques ou opto-

électroniques appropriés pour produire des signaux directe-

ment représentatifs de la position linéaire du chariot 18

et du coulisseau transversal 24.

Le coulisseau transversal 24 porte une tourelle 26 qui comporte un certain nombre de positions d'outil 28, chacune d'elles permettant le montage d'un porte-outil ou d'un porte-palpeur du type à doigt de palpage. Dans la configuration représentée, la tourelle 26 permet de façon

caractéristique le montage de huit outils de coupe ou pal-

peurs séparés aux positions d'outil 28. En indexant de façon appropriée la tourelle 26, c'est-à-dire en la faisant

tourner, on peut amener chaque outil ou palpeur en posi-

tion de fonctionnement, comme le montre le dessin. Dans le mode de réalisation qui est représenté sur les figures 1

et 2, la tourelle est représentée dans un but de simplici-

té sur la figure 2 selon une configuration portant un seul porte-outil 30 contenant un outil de coupe 29, et deux supports de doigt 31 contenant deux types de palpeur à

doigt 32 qu'on décrira ultérieurement.

Le banc du tour représenté sur la figure 1 com-

prend également à l'une de ses extrémités un ensemble 34 comprenant un mécanisme d'entraînement de broche et une boîte de vitesse. La broche tournante 16 fait saillie hors

de l'ensemble 34 du mécanisme d'entraînement et de la boî-

te de vitesse, et elle porte un mandrin 36 qui comprend un

jeu de mors 38 destinés à maintenir une pièce usinée 41.

La broche 16 comprend en outre un nez ou face de broche 40 qui porte contre le mandrin 36. L'intersection du plan de la face 40 avec l'axe 14 de la broche définit la position

d'origine "0", ou origine, à partir de laquelle le cons-

tructeur de la machine-outil particulière établit des spécifications de positionnement des outils de coupe et des

éléments de la machine, pour l'utilisation dans la program-

mation du système. Bien que toutes les positions utilisées

dans les programmes soient référencées à l'origine, le sys-

tème de mesure de la machine-outil elle-même compte ou mesure toujours par rapport à une position de repos. Cette dernière position est normalement placée dans la position

la plus éloignée du nez de la broche et de l'axe que peu-

vent atteindre le chariot 18 et le coulisseau transversal,

dans la direction Z+.

Conformément à l'art antérieur connu, le mandrin 36 comprend une bague de référence comportant au moins une

paire de surfaces de référence de position qui sont respec-

tivement perpendiculaires aux axes X et Z. Chacune de ces surfaces est positionnée à une distance étalonnée connue de l'origine, ou position "O". Comme représenté, la surface cylindrique externe 42 du mandrin 36 constitue une surface de référence, tandis que la face 44 du mandrin constitue l'autre surface de référence. Lorsque c'est souhaitable, on peut utiliser une colonne de référence spéciale 22, décrite

dans l'art antérieur.

Sur la figure 1, le système de commande numérique

46 est connecté électriquement à un certain nombre d'élé-

ments différents dans le système, comme les moteurs de positionnement à courant continu, les résolveurs et le

transducteur acoustique, entre autres. Le système de com-

mande numérique 46 comprend un dérouleur de bande 48 qui est conçu de façon à enregistrer le programme de pièce et de commande de machine pour l'usinage de la pièce. On peut

par exemple utiliser le programme pour: indexer la tou-

relle; mettre en circulation le liquide de refroidisse-

ment nécessaire pour l'usinage; faire tourner la broche

dans une direction sélectionnée et à une vitesse sélec-

tionnée; déplacer le palpeur ou l'outil selon une séquen-

ce d'étapes particulières pour des opérations d'étalonnage, de mesure ou de coupe, en positionnant le chariot 18 et le coulisseau transversal 24; et dans divers autres buts

connexes. La bande peut également contenir diverses don-

nées telles que les dimensions désirées d'une surface par-

ticulière qui doit être usinée, ainsi que la tolérance d'usinage admissible pour chaque dimension et certains paramètres qui doivent être pris en considération, en

fonction de la pièce à usiner et du ou des outils particu-

liers à utiliser, etc.

Le système de commande numérique 46 peut com-

prendre un ordinateur, tel qu'un micro-ordinateur, qui réagit à des mots de code enregistrés sur la bande. Le micro-ordinateur provoque ensuite l'émission des signaux de commande appropriés, par exemple vers les moteurs de positionnement à courant continu, ce qui a pour effet d'exécuter les ordres de la bande. Le micro-ordinateur

traite également les données acquises par diverses opéra-

tions de mesure de dimensions et il calcule des décalages qui peuvent produire des modifications des opérations de coupe accomplies par le programme d'usinage. Toutes ces

fonctions peuvent être accomplies, lorsque c'est souhaita-

ble, dans un ordinateur déporté, tel qu'un ordinateur cen-

tral d'un système de commande numérique de type réparti, de façon que les données traitées soient appliquées au

système 46 qui génère alors les signaux de commande appro-

priés. Dans une telle configuration, le système de comman-

de numérique 46 conserve normalement des possibilités de calcul. Le microordinateur traite les données reçues

provenant des opérations de mesure de dimensions, les don-

nées de réaction provenant des résolveurs et des données qui sont chargées par le programme lui-même, pour calculer les décalages précités. Des signaux de commande de moteurs élaborés à partir des données traitées sont comparés avec des données de réaction de position reçues à partir des résolveurs de moteurs respectifs ou à partir d'autres moyens

de réaction de position. Il- existe ainsi un système en bou-

cle fermée dans lequel la différence déterminée par la com-

paraison des deux signaux commande la position de l'arête coupante de l'outil ou la position du palpeur de mesure. On peut également utiliser le système de commande numérique

46 pour calculer, afficher et imprimer les dimensions phy-

siques de la pièce usinée, ainsi que pour calculer des

écarts par rapport aux valeurs programmées, et pour affi-

cher les tolérances d'usinage admissibles appropriées.

Dans un mode de réalisation préféré, le système de commande numérique 46 est réalisé sous la forme d'un appareil qui est commercialisé par General Electric Company, sous la

désignation Mark Century 2000 Computer Numerical Control.

On pourra se référer au brevet des E.U.A. n0 4 382 215

précité si on désire avoir une description plus complète du

fonctionnement d'ensemble du système d'usinage représenté

sur la figure 1 et du logiciel utilisé.

On a utilisé l'outil de coupe lui-même en tant que palpeur et on l'utilise ainsi pour effectuer une mesure de dimensions en détectant le contact avec la pièce usinée en rotation, au moyen d'un technique de détection de vibration utilisant un accéléromètre. Bien que ce système fonctionne de la manière prévue, certains utilisateurs hésitent à employer la technique du'palpeur-outil"du fait qu'ils considèrent qu'ril existe néanmoins un risque de détérioration de la pièce usinée si on utilise l'outil

pour la mesure de dimensions.

Au contraire, l'invention procure une technique de mesure de dimensions qu'on peut utiliser en complément

de la technique de mesure de dimensions par un outil pré-

citée, par l'emploi d'un outil non coupant dans une posi-

tion d'une tourelle dans laquelle se trouve normalement un outil de coupe. L'outil non coupant est conçu de façon à frotter simplement contre la pièce usinée pendant qu'elle tourne, au lieu de couper ou d'entailler la pièce. On peut faire la distinction entre les deux sortes de contact du fait de la différence d'amplitude et de caractéristiques spectrales que fait apparaître la courbe caractéristique représentée sur la figure 3. En considérant brièvement la

figure 3, on voit qu'un niveau de bruit d'amplitude rela-

tivement faible existe sous la forme d'un bruit de fond aléatoire, tandis que des vibrations provenant de la pièce usinée sous l'effet du doigt frottant donnent lieu à un signal d'amplitude relativement constante audessus du

niveau de-bruit, et tandis qu'un signal d'amplitude rela-

tivement supérieure et variable apparaît lorsque la pièce usinée est coupée ou entaillée. Par conséquent, un outil non coupant, de préférence sous la forme d'un doigt tel que celui représenté sur la figure 4, et comprenant une bille de-carbure de précision 50, ayant par exemple un diamètre de 4,76 mm, fixée à l'extrémité d'une tige de métal 52 de 3,18 mm de diamètre, est monté sur un élément de support 30' qui est conçu de façon à s'adapter dans l'une des positions d'outil 28 représentées sur la figure

1. Comme le montre en outre la figure 4, la tige 52 tra-

verse un trou 54 dans le c8té du support 30' et est main-

tenue en place au moyen d'un vis de métal 56 placée dans un trou taraudé 58 formé dans la face d'extrémité 60. Une telle configuration est capable d'établir un contact "frottant" contre la pièce usinée 41, en étant orientée transversalement à la surface de la pièce 41 ou à l'axe 14, comme le montre la figure 5. Cependant, lorsque c'est souhaitable, on peut introduire la combinaison de la tige et de la bille dans la face d'extrémité 60 pour former un palpeur qui est parallèle à l'axe 14 de la machine. Ces deux configurations sont représentées sur la figure 2

dans des positions adjacentes de la tourelle d'outil 26.

En considérant maintenant la figure 6, on note que le signal de frottement est détecté en tant que signal de contact par un accéléromètre 62 monté au sommet de la

tourelle d'outil, et il est transmis au système de comman-

de numérique 46 par l'intermédiaire d'un coupleur rotatif 64, d'un circuit de conditionnement de signal 66 et d'un circuit d'interface 68. L'accéléromètre 62 peut être l'un quelconque d'un certain nombre de dispositifs disponibles dans le commerce. A titre d'exemple, on a trouvé qu'un accéléromètre commercialisé par la firme Vibra-Metrics sous la référence 1018 fonctionnait de façon satisfaisante

dans le cadre de l'invention. Le circuit de conditionne-

ment de signal comprend des moyens d'amplification et de

filtrage passe-bande, ainsi que des moyens de discrimina-

tion pour éliminer des signaux parasites. Le circuit de traitement de signal 68 constitue une interface appropriée pour le système de commande numérique 46. On notera qu'il n'est pas nécessaire que l'accéléromètre 62 soit équipé

d'un accouplement spécial quelconque avec le doigt 32.

L'accéléromètre 62 est simplement monté sur la tourelle 26 de façon à capter, par l'intermédiaire de la tourelle 26, des vibrations de frottement induites dans le doigt 32 sous l'effet du contact avec la pièce usinée tournante ou

une surface de référence. En outre, dans certaines appli-

cations, en particulier celles faisant intervenir un cen-

tre d'usinage autre qu'un tour, on peut faire tourner le

doigt 32 tandis que la pièce usinée reste fixe. La rota-

tion du doigt 32 serait dans ce cas analogue à l'utilisa-

tion d'un "outil linéaire", comme il est bien connu. Le point important est qu'il y ait un mouvement relatif entre le doigt 32 et la surface de contact, de façon à produire

des "vibrations de frottement".

L'appareil comprenant le palpeur de type à doigt frottant monté sur la tourelle porte-outils procure un moyen pour effectuer une mesure directe du diamètre d'une

pièce, au lieu d'être limité à une mesure de rayon. L'in-

capacité à effectuer directement des mesures de diamètre constitue l'un des inconvénients importants des procédés connus utilisant des palpeurs qui font usage de surfaces de référence et d'un outil de coupe classique en tant que palpeur. Pour mesurer un diamètre avec le palpeur du type à doigt, on amène la bille en contact frottant avec la pièce usinée 41, des deux côtés de l'axe 14, comme le

montre la représentation arrachée sur la figure 5.

Lorsque le contact est établi de chaque c8té de la pièce usinée, la position de chaque contact (c'est-à-dire de la surface de la pièce usinée) est établie dans le système de coordonnées de la machine-outil. On effectue ensuite la mesure de diamètre par une technique de soustraction bien connue portant sur les deux positions du palpeur. On effectue le calcul dans le système de commande numérique 46. Cette technique est plus précise que celle consistant à multiplier par deux une mesure de rayon, du fait qu'elle n'exige pas une compensation de la variation de la surface de référence sous l'effet de la température. En outre,

cette technique de mesure de position n'exige pas de mesu-

rer avec précision l'outil de coupe pour déterminer un décalage ou l'utilisation d'autres moyens tels que des surfaces de référence. L'invention procure néanmoins un système de mesure de dimensions pour une machine-outil qui

permet d'effectuer des mesures de rayon, si on le désire.

A titre d'exemple, on peut effectuer une mesure du rayon (ou d'une autre dimension) de la pièce usinée en amenant tout d'abord le doigt en contact avec l'une des surfaces de référence (par exemple la surface de référence 42 pour le rayon ou la surface de référence 44 pour la longueur),

pour établir une première position de la surface du doigt. Ceci revient à effectuer un étalonnage de la position du doigt, du fait

que la position de la surface de référence est connue avec précision dans le système de coordonnées de référence de la machine. Une fois que le doigt a été étalonné, on le repositionne pour l'amener en contact avec

la pièce usinée en rotation, au point auquel on doit déter-

miner le rayon. On note la position du doigt au point de contact. On détermine le rayon en calculant la différence entre les deux positions. L'accéléromètre 62 (capteur acoustique) détecte le contact frottant aux deux positions du palpeur par l'intermédiaire de vibrations de frottement

transmises par le doigt.

Bien qu'on ait décrit et représenté ce qu'on con-

sidère être actuellement le mode de réalisation préféré de l'invention, des modifications apparaîtront aisément à

l'homme de l'art. A titre d'exemple, un palpeur à frotte-

ment ayant un doigt de forme spéciale peut être nécessaire

pour l'usinage de certaines rainures.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour mesurer des dimensions d'une pièce usinée (41) dans un système d'usinage, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: on fait tourner la pièce usinée (41) autour d'un axe (14); on touche une sur- face de référence (42, 44) avec un outil non coupant (32), pour déterminer la position de l'outil par rapport aux axes de machine (X, Z) du système d'usinage; on amène l'outil

non coupant (32) dans une condition de contact prédétermi-

née avec la pièce usinée (41) en rotation; on détecte ce contact avec la pièce usinée (41) et on génère un signal électrique qui en est représentatif; on conditionne et on

transmet le signal électrique vers un appareil de détermi-

nation de dimensions (46); et on détermine la dimension de la surface de la pièce usinée (41), par rapport à la

surface de référence (42, 44), au point de contact.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la condition de contact prédéterminée consiste

en un contact frottant.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les opérations suivantes: on détecte le contact frottant à deux points de contact opposés de part et d'autre de l'axe de rotation (14) de la pièce usinée (41) et on génère des signaux électriques respectifs; on conditionne et on transmet ces signaux respectifs à l'appareil de détermination de dimensions (46); et on détermine la dimension diamétrale de la pièce usinée (41) aux deux points de contact, sous la dépendance

des signaux électriques respectifs.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opération de détection du contact frottant

comprend la détection de vibrations de frottement prove-

nant de la pièce usinée (41), au moyen d'un accéléromètre (62).

5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé

en ce que l'outil non coupant consiste en un doigt de pal-

peur (32).

6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'outil non coupant consiste en un doigt de pal- peur (32) ayant un élément d'extrémité arrondi (50) placé

à l'extrémité d'une tige (52) qui est fixée à un porte-

outil (30', 31).

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé

en ce que le porte-outil (30', 31) est monté sur une tou-

relle (26) d'un système d'usinage à commande numérique.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé

en ce que l'opération de détermination comprend la déter-

mination de la dimension diamétrale dans un système de

commande numérique (46) du système d'usinage.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé

en ce que le système d'usinage consiste en un tour.

10. Dispositif destiné à mesurer les dimensions d'une pièce usinée (41) montée pour l'usinage dans une

machine-outil, caractérisé en ce qu'il comprend: un pal-

peur équipé d'un doigt (32) monté dans un mécanisme de support d'outil (30', 31, 26) de la machine-outil, ce

doigt (32) ayant une surface (50) destinée à venir en con-

tact avec d'autres surfaces dans un système de coordonnées de référence de la machine-outil; des moyens destinés à commander la position du mécanisme de support d'outil (30', 31, 26) dans le système de coordonnées de référence

et à produire des signaux représentatifs de cette posi-

tion; un capteur (62) monté de façon à détecter des vibrations induites dans le doigt (32), pour produire des signaux représentatifs d'un contact chaque fois que le

mécanisme est positionné de façon à donner lieu à un con-

tact entre la surface (50) du palpeur équipé d'un doigt et d'autres surfaces dans le système de coordonnées de référence, avec un mouvement relatif entre la surface du

doigt (50) et ces autres surfaces; et des moyens (46) des-

tinés à recevoir les signaux représentatifs de la position

et les signaux représentatifs d'un contact, afin de déter-

miner la position relative de ces autres surfaces dans le système de coordonnées de référence, la position relative

des surfaces se trouvant sur la pièce usinée (41) indi-

quant les dimensions de la pièce.

11. Dispositif selon la revendication 10, carac-

térisé en ce que le capteur consiste en un accéléromètre

(62).

12. Dispositif selon la revendication 11, carac-

térisé en ce que le palpeur équipé d'un doigt (32) com-

prend une tige allongée (52) dont une extrémité est prévue pour être montée dans le mécanisme de support d'outil (30', 31, 26), et dont l'autre extrémité porte une bille sphérique (50) dont la surface extérieure constitue la surface destinée à venir en contact avec d'autres surfaces

dans le système de coordonnées de référence.

13. Procédé de détermination des dimensions d'une pièce usinée (41) montée pour l'usinage dans une

machine-outil, caractérisé en ce qu'il comprend les opéra-

tions suivantes: (a) on monte un palpeur équipé d'un doigt (32) dans une partie de support d'outil (30', 31, 26) de la machine-outil; (b) on déplace le palpeur équipé d'un doigt (32) monté, pour établir un contact entre le doigt et un point sur une première surface située dans un système de coordonnées de référence de la machine-outil, afin d'établir une première position du doigt (32) dans le système de référence, avec un mouvement relatif entre le doigt et la première surface, de façon à pouvoir détecter le contact par des vibrations de frottement transmises par le doigt; (c) on déplace le palpeur équipé d'un doigt (32) monté pour établir un contact entre le doigt et un point sur la surface de la pièce usinée (41) auquel on doit déterminer une dimension de la pièce, afin d'établir

une seconde position du doigt dans le système de coordon-

nées de référence, avec un mouvement relatif entre le doigt et la pièce usinée, de façon à détecter le contact comme à l'opération (b); et (d) on compare les première et seconde positions du doigt (32) pour établir une dimension de la pièce usinée (41) à ladite position sur

la pièce.

14. Procédé selon la revendication 13, caracté-

risé en ce que la première surface est une surface de référence (42, 44) ayant une position fixe et connue dans

le système de coordonnées de référence.

15. Procédé selon la revendication 14, caracté-

risé en ce que la première surface est un point sur la pièce usinée (41) autre que le point de l'opération (c), et la comparaison entre les première et seconde positions

établit la dimension de la pièce usinée entre ces points.

16. Procédé selon la revendication 14, caracté-

risé en ce que le mouvement relatif des opérations (b) et (c) résulte de la rotation de la pièce usinée (41) autour

d'un axe (14).

17. Procédé selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que la pièce usinée (41) reste fixe dans le système de coordonnées de référence et le palpeur équipé

d'un doigt (32) est mis en rotation.