FR2625458A1 - Cellule de meulage - Google Patents

Abstract

Cellule de meulage à commande numérique. Elle comprend une meule à l'extrémité d'un bras télémanipulé 30 la faisant évoluer dans un volume de travail VT, un chariot mobile 31 porteur d'une pièce à meuler, ainsi que des dispositifs de diamantage 32 et de changement de meule 33 sur lesquels le dispositif télémanipulé peut déposer la meule. Les trajectoires d'usinage sont modifiées automatiquement en fonction de l'usure des meules. Application à l'usinage d'augets de turbines Pelton.

Description

CELLULE DE MEULAGE
DESCRIPTION
La présente invention a trait à une cellule de meulage qui intègre avec un haut degré d'efficacité Les appareillages nécessaires à une éxecution rapide des tâches de meulage, c'est à-dire, outre l'appareiL qui supporte et déplace la meule sur des trajectoires de meulage et le bâti qui supporte la pièce à meuler, les appareils de diamantage ou d'affûtage périodique des meules et de remplacement des meules usées.

Un dispositif antérieur avait été conçu par la demanderesse pour le meulage de grandes pièces de forme compliquée tel Les que les roues à augets de turbines Pelton.

En effet, ces augets sont soumis à une usure rapide à cause des matériaux durs charriés par Les rivières et projetés contre leur surface. Chaque année on démonte donc les roues pour colmater les avaries superficielles en ajoutant du métal d'apport par des cordons de soudure qui se chevauchent, surtout dans la surface supérieure concave des augets qui est la plus exposée. Le meulage a pour but de lisser la surface des augets et implique
L'enLèvement d'une quantité relativement importante de métal, même Si on effectue une électro-érosion préliminaire. Les coûts très éLevés de ces remises en état justifient la présente invention.

Dans le dispositif antérieur, Le meulage s'effectuait à
L'aide d'un bras articulé déformable dans un plan vertical et pivotant autour d'un axe vertical. Le schéma de cet appareil antérieur est donné figure 1. Une extrémité d'un avant-bras 2 est articulée en un axe de coude 5 à une extrémité d'un élément 1 appelé plus précisément Le bras ; L'autre extrémité du bras 1 est articulée par un axe d'épaule 4 à une base tournante 3 ; l'autre extrémité de L'avant-bras 2 est articulée par un axe de poignet 12 à un poignet 13 portant une broche tournante 14, en forme de tige cylindrique à l'extrémité de laquelle est vissée une meule 15 de forme cylindro-sphérique.Une barre rigide appelée renvoi de mouvement de coude 9 est articulée à une première extrémité 16 à une pièce de transmission de mouvement 8, elle-même articulée à L'axe d'épaule 4 autour duquel elle pivote et articulée par ailleurs à une extrémité mobile 28 de vérin de coude 7. Le renvoi de mouvement du coude 9 est articule à son autre extrémité 17 sur
L'avant-bras 2, prés de L'axe de coude 5. L'extension du vérin de coude 7 fait donc pivoter la pièce de transmission 8, ce qui déplace le renvoi de mouvement du coude 9 à peu prés parallèlement au bras 1 et modifie L'angle que font Le bras 1 et
L'avant-bras 2.

Un vérin d'épaule 6 a son extrémité mobile 27 articulée sur le bras 1 non loin de L'axe d'épaule 4. Ce vérin d'épaule 6 permet donc de modifier l'angle que font La base tournante 3 et Le bras 1. Les vérins d'épauLe et de coude 6 et 7, dont Les autres extrémités sont articulées sur la base tournante 3, déplacent ainsi l'ensemble formé par le bras 1 et L'avant-bras 2 dans le plan de la figure 1 tout en Le déformant ; L'ensemble est déplaçable hors de ce plan par rotation de la base tournante 3 autour d'un axe vertical d'azimut AZ.

Afin de soutenir le poignet 13, une liaison de pantographe est réalisée. Un bras de pantographe 10 est articule à une extrémité 20 sur La base tournante 3 et à son autre extrémité 21 sur une pièce de coude 22 pivotant autour de L'axe de coude 5 ; un avant-bras de pantographe 11 est articulé à une extrémité 23 sur La pièce de coude 5 et à son autre extrémité 24 sur Le poignet 13. Des câbles de commande non représentés en détail accrochés à la surface notamment du bras 1 et L'avantbras 2, permettent de commander les mouvements du poignet à
L'aide d'électrovannes.IL est ainsi possible d'incliner La broche 14 et la meule 15 dans un plan vertical par rotation autour d'un axe transversal 25, de les déplacer autour d'un axe vertical 26 dans un plan horizontal et d'orienter l'ensemble broche 14 et meule 15 autour d'un axe 29 coaxial à La broche 14.
Enfin, un moteur non représenté sur la figure 1 fait tourner la broche 14 sur elle-même afin de pouvoir réaliser Le meulage.

L'avantage principal de ce système était une grande facilité pour atteindre sans inconfort pour L'opérateur des surfaces peu accessibles, telles que celles d'augets 101 de roues 100 de turbines Pelton de plusieurs mètres de diamètre.

Toutefois, un tel système présente encore un certain nombre d'inconvénients : il ne se prête en particulier pas à des usinages de précision car Le système à pantographe modifie constamment l'inclinaison du poignet 13 quand on déploie ou replie Le bras 1 et l'avant-bras 2, et de plus Les meules 15 sont sujettes à une usure très rapide impliquant des changements de dimensions dont on ne peut tenir compte correctement avec un tel dispositif. Les trajectoires de meulage ne peuvent donc pas être réglées à L'avance mais doivent au contraire être modifiées. Les remplacements des meules usées, qui sont également très fréquents car on constate qu'il faut consommer trois meules pour usiner un seul auget 101, ont Les mêmes conséquences.Un tel système permet donc simplement dans La pratique Le blanchissage des augets 101, et L'usinage soigne nécessaire pour une bonne conversion de
L'énergie hydraulique doit être accompli par d'autres moyens. On se contente en conséquence de commandes relativement rudimentaires pour l'appareil que l'on vient de décrire
l'opérateur est assis dans une cabine Légèrement en retrait du bras articulé et commande les mouvements du bras 1 et de l'avantbras 2 par un bras martre et un avant-bras martre dont les mouvements, par l'intermédiaire des deux vérins 6 et 7, sont représentatifs des mouvements du bras 1 et de L'avant-bras 2.Les mouvements de rotation du poignet 13 peuvent, avec une telle conception être commandés par un système de commande à deux états, c'est-à-dire qu'il faut avancer la meule 15 jusqu'à proximité de La roue 100 au moyen du bras 1 et de L'avant-bras 2, puis plaquer la meule 15 sur un auget à meuler par mouvement autour des axes 25 et 26 de tangage et de lacet quand L'approche et estimée suffisante.

L'opérateur n'a qu'une vue réduite des opérations de
meulage ; il est simplement guidé par un système de contre
réaction qui mesure Les efforts qui s'exercent sur le bras 1, et
retransmet une fraction de ces efforts au dispositif de commande
du bras 1. L'opérateur doit donc vaincre une certaine résistance
pour déplacer la meule 15 à L'aide du bras 1, de L'avant-bras 2
et de La base tournante 3 lors de l'usinage, qui donne une idée
de L'effort avec lequel la meule 15 est plaquée sur l'auget à
meuler. Il s'agit cependant d'un système plutôt imprécis.

L'invention permet de remédier à ces inconvénients et a donc trait å une cellule de meulage qui offre des perfectionnements sensibles, car elle permet à la fois d'obtenir des usinages à des cotes très précises, quelques dixièmes de millimètre, sur des pièces même de forme très compliquées avec des temps d'usinage réduits. Pour cela, on a fait appel à la
commande numérique pour piloter L'appareillage et commander les trajectoires de la meule 15, mais une simple addition de moyens
informatiques pour remplacer Les actions manuelles dans le dispositif décrit ci-dessus n'est pas Suffisante à cause de la
rapidité de L'usure des meules qui rend les trajectoires de meulage calculées sans cesse caduques et nécessite des interventions manuelles nombreuses.

C'est pourquoi L'invention prévoit également d'ajouter au dispositif existant, comportant essentiellement des moyens pour déplacer et faire tourner L'outil ainsi que des moyens de positionnement de La pièce à usiner, des appareils de diamantage et de remplacement automatiques des meules usées, qui permettent d'accomplir ces opérations sans intervention manuelle directe. La meule 15 est en effet, lors du diamantage, encore engagée sur La broche 14 qu'il est ensuite possible de repLacer rapidement dans sa position d'usinage.

Les avantages qui résultent de ces appareils sont expliqués dans la description qui suit.

Plus précisément, L'invention concerne une cellule de meulage comprenant un bras mobile porteur d'une broche tournante entraînant en rotation une meule qui lui est fixée, Le bras déplaçant la meule à l'intérieur d'un volume de travail, un support sur lequel est fixée une pièce à meuler, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une machine de diamantage de la meule fixée à La broche, la machine de diamantage étant munie d'un moyen de positionnement de la broche et de la meule à un endroit déterminé et d'un outil de diamantage se déplaçant Le long de la meule, ainsi qu'une machine de remplacement de meules usées comprenant un moyen de positionnement de la meule et de la broche, un moyen d'extraction des meules usées de la broche, une réserve de meules neuves, un dispositif de transfert des meules neuves de la réserve vers un moyen de fixation des meules neuves sur la broche.

La machine de diamantage est avantageusement munie d'un moyen pour déterminer la position de l'outil de diamantage au cours des diamantages et fournir à la cellule de meulage des indications sur la taille de la meule après diamantage qui permettent à la cellule de modifier automatiquement, en les recalculant, les trajectoires de meule en conséquence. Dans le cas important en pratique ou la meule est cylindrique avec une extrémité sphérique, L'outil de diamantage décrit un cercle par pivotement d'un support d'outil de diamantage et une droite par translation de ce support.

On va maintenant décrire une réalisation préférée de
L'invention plus en détail à L'aide des figures suivantes annexées à titre illustratif et non limitatif
- la.figure 1, déjà décrite, représente une machine déjà connue permettant d'effectuer des meulages grossiers ;
- La figure 2 est la représentation schématique d'ensemble de la cellule de meulage selon L'invention ;
- Les figures 3A et 3B représentent L'ensemble télémanipulé, ou bras, porteur de la meule ;
- les figures 4A à 4C représentent le chariot porteur de
La pièce à meuler ;
- Les figures SA à 5C représentent la machine à diamanter ;
- la figure 6 représente la trajectoire accomplie par
L'outil de diamantage ;
- les figures 7A à 7C représentent la machine de changement des meules usées.

La figure 2 représente la disposition d'ensemble des composants de la cellule de meulage conforme à L'invention dans un atelier. Il s'agit d'un ensemble télémanipulé 30 comprenant un bras articulé et un poignet porteur de La meule 15 et pivotant sur la base tournante 3, puis d'un ensemble support de pièce à meuler 31 que l'on peut approcher de l'ensemble télémanipulé 30 en Le faisant rouler sur des rails 80. La cellule de meulage comporte encore, autour de L'ensemble télémanipulé 30, une machine de diamantage 32, une machine de changement de meule 33 et un pupitre de commande 34 auprès duquel se tient L'opérateur, qui est avantageusement surélevée par rapport à L'ensemble et placée latéralement par rapport aux composants déjà énumérés pour permettre de les embrasser tous du regard.La cellule comprend enfin des armoires référencées 35 et qui contiennent les moyens de commande électriques et hydrauliques nécessaires pour actionner les autres composants et en particulier des vérins et des moteurs qui vont être passés en revue au cours de la description ; elles contiennent également les moyens informatiques que l'emploi de la commande numérique implique. Ces armoires 35 ne font cependant pas à proprement parler partie de
L'invention car elles sont largement connues et accessibles, tout en pouvant être immédiatement adaptées à toute cellule d'usinage ; leur contenu ne sera donc pas décrit davantage, et
Les câbles de connexion avec les appareils actionnés ne seront pas représentés sur Les dessins.

Les déplacements de L'ensemble télémanipulé 30 permettent à la meule 15 de balayer un volume de travail VT dont La coupe, suivant un plan horizontal, correspond à un secteur angulaire dont l'ouverture dépend du débattement possible de La base tournante 3 par rotation azimutale.

La machine de diamantage 32 et la machine de changement de meule 33 doivent être au moins partiellement dans Le volume ce travail VT.

On va maintenant passer aux figures 3 qui représentent
L'ensemble télémanipulé ou bras articulé 30. Par rapport. au mécanisme de la f.igure 1, on emploie une commande numérique et non plus manuelle, ce qui requiert un mécanisme beaucoup plus rigide et présentant moins de jeu que dans le cas précédent. La structure à pantographe est donc inadaptée dans ce cas. C'est pourquoi on retrouve simplement, en amont du poignet 13, le bras 1, L'avant-bras 2, Le renvoi de mouvement du coude 9, ainsi que
les vérins d'épaule et de coude 6 et 7 et la pièce de transmission de mouvement 8. Ces diverses pièces sont articulées entre elles de La meme façon que sur la figure 1. Le bras et
l'avant-bras du pantographe 10 et 11, ainsi que La pièce de coude 22, sont par contre omis ici et remplacés par une charpente rigide 40 assemblée par boulonnage à L'extrémité du bras 2.Le poignet 13 est rattaché par une pièce de raccordement 42 à
L'avant-bras 2, par L'axe de poignet 12 à L'avant-bras comme précédemment, ainsi que par un boulonnage 41 qui l'unit à la charpente rigide 40. La pièce de raccordement 42 fait donc, contrairement à la solution antérieure, un angle constant avec
L'avant-bras 2.

On va maintenant décrire plus en détail le poignet 13. La pièce de raccordement 42 se termine à son extrémité inférieure par un manchon 43 dont dépasse un arbre sensiblement vertical 44 mis en action par un motoréducteur de Lacet 45 sur La pièce de racco te-; 42. L'arbre vertical 44 porte à son extrémité une seconde pièce de raccordement 46 munie d'un axe horizontal transversal 47 dit axe de tangage autour duquel pivote un support de broche 48 sous L'action d'un vérin de tangage 49 abrité par La seconde pièce de raccordement 46.Le support de broche 48 abrite en outre un motoréducteur de roulis 50 qui oriente en rotation Le support de La broche 14 -qui est maintenant munie d'un épaulement ou bague 53 dont l'utilité va être expliquée plus loin- et la meule 15 par un mouvement de roulis ou de rotation autour d'un axe coaxial à la broche 14.

L'ensemble télémanipulé 30 posséde donc six degrés de liberté, dont trois d'entre eux : pivotement azimutal de La base tournante 3, rotation du bras 1 sur ta base tournante 3 et rotation de L'avant-bras 2 autour du bras 1, permettent des mouvements de grande amplitude, alors que les trois degrés de liberté restants, situés sur le poignet : rotation de L'arbre sensiblement vertical 44, rotation du support de broche 48 et rotation de La broche 14 permettent des mouvements de plus petite ampleur dans un volume plus réduit.Les trois premiers degrés de liberté pourront avantageusement être utilisés pour approcher la meule 15 de La piéce à meuler puis déplacer la meule 15 vers la machine de diamantage 32 ou la machine de changement de meule 33, alors que Les trois autres degrés de liberté seront utilisés avant tout pour parcourir les trajectcires de meulage en respectant l'accessibilité. La bonne vitesse de meulage est assurée par un moteur hydraulique entrainant en rotation La meule 15 autour d'un axe confondu avec L'axe du roulis.

L'utilisation de la commande numérique implique également de pouvoir repérer Les mouvements mutuels des différentes pièces et de les conserver en mémoire. Les mouvements relatifs sont donc repérés par un capteur d'origine 51 et par un codeur de déplacement 52, que l'on retrouve à chaque degré de liberté et qui sont avantageusement identiques. Le capteur d'origine 51 est décrit plus en détail sur la figure 3B ; il est de type inductif et se compose d'une cartouche 60 abritant un bobinage parcouru par un courant alternatif et fixé à une première pièce 61, en rotation relative par rapport à une deuxième pièce 62, par un support de cartouche 63. La cartouche 60 est ainsi Légèrement audessus de la deuxième pièce 62.Un disque 64 est lié à la deuxième pièce 62 par L'intermédiaire d'un support de disque 65 ;
Les rotations relatives des deux pièces 61 et 62 amènent éventuellement le disque 64 en quasi-contact avec L'extrémité de
La cartouche 60 dans laquelle est Logé Le bobinage, ce qui modifie les champs électromagnétiques et le courant y circulant.

Cette configuration correspond à l'origine des déplacements er rotation des deux pièces 61 et 62.

Les déplacements de rotation sont mesurés à partir de cette origine par les codeurs 52, de type incrémental et constitués par exemple d'une couronne crantée 70 fixée sur une des deux pièces (ici 61) en rotation relative, et d'un capteur à stator et rotor 71. Le rotor du capteur 71 est entraîné par une courroie crantée 72 qui engrène la couronne crantée 70. Quand les deux pièces 61 et 62 sont déplacées, la couronne crantée 72 entrasse le rotor du capteur 71 et modifie les caractéristiques d'induction dans L'entrefer de ce capteur 71. On peut ainsi mesurer des déplacements pouvant atteindre le millième de degré, par exemple avec des codeurs ROD 271 de La Société Heidenhain.

De nombreux autres capteurs et codeurs peuvent de toute façon être utilisés.

On revient à la figure 3A. Un capteur d'origine 51 et un codeur de déplacement 52 ont ainsi été placés entre la base tournante 3 et le sol, entre la base tournante 3 et le bras 1 près de L'axe d'articulation d'épaule 4, entre Le bras 1 et
L'avant-bras 2 près de L'axe d'articulation de coude 5 entre le manchon 43 et L'arbre sensiblement vertical 44, entre la seconde pièce de raccordement 46 et le support de broche 48 près de L'axe de tangage 47, et entre Le support de broche 48 et la broche 14.

On passe maintenant au commentaire des figures 4 qui détaillent le support 31 de la pièce à meuler dans le cas où cetle-ci est une roue de turbine. Des Supports entièrement différents peuvent bien entendu être prévus pour d'autres pièces meulées sans sortir du cadre de L'invention.

La roue 100 est donc enfilée par son moyeu 102 dans un arbre de support 103 transversal en appui sur deux paliers
Latéraux 104 dont L'un supporte également un motoréducteur 105 muni d'un codeur de déplacement 52 incrémental et d'un capteur 51 pour mouvoir L'axe 103 et la roue 100 en rotation suivant des angles déterminés correspondant au pas angulaire des augets 101.

Or peut ainsi appliquer les mêmes trajectoires de meulage pour
des augets 101 différents. La roue 100 est vissée au moyen de
boulons 136 sur un flasque 106 qui est lui-même fixé à l'arbre
support 103 au moyen de boulons 137. On utilise en fait les mêmes
perçages qui permettent d'assembler la roue 100 à L'arbre de
turbine. Le flasque 106 démontable permet de le remplacer quand on veut meuler une roue d'un diamètre différent. Un frein 107 est prévu près du motoréducteur 105 pour immobiliser L'arbre support
103 en rotation lors des meulages.

Chaque palier 104 se compose de deux rouleaux parallèles
108 entre lesquels l'arbre support 103 est posé. Les rouleaux 108
sont liés par l'intermédiaire de roulements 109 à des tiges 110
solidaires d'une chaise fixe 111. Les deux chaises fixes 111 sont à une hauteur du sol qui dépend du diamètre de la roue îôc, surélevées par des systèmes de montants ici constitués par trois jambes de force chacun, Les jambes de force 112 situées à l'avant des paliers 104, c'est-à-dire les plus proches de L'ensemble télémanîpulé 30, étant inclinées vers liarrière les jambes de force 113 situées à l'arrière étant inclinées vers l'avant et
les jambes de force médianes 114 étant inclinées vers
l'intérieur. Les six jambes de force 112, 113 et 114 se raccordent toutes en bas à un plateau tournant 115, en des endroits suffisamment écartés pour pouvoir répartir assez régulièrement Le poids de la roue 100.

Les rouleaux 108 ont une surface extérieure cylindrique, à L'exception de l'un d'entre eux qui comporte une crête circonférentielle 138 qui s'engage dans une gorge 139 de L'arbre support 103, permettant ainsi de maintenir ce dernier en translation axiale.

Le plateau tournant 115 est lié à un chariot 116 par
L'intermédiaire d'un pivot 117 central d'axe vertical. Le pivot 117 est terminé à son extrémité supérieure par un flasque 118 boulonné sur le plateau tournant 115 ; il est par ailleurs maintenu dans un palier 119 solidaire du chariot 116.

La face inférieure du plateau tournant 115 est par ailleurs munie d'une couronne diamétrale 120 dont une partie de
la circonférence interne forme un secteur denté 121. La couronne diamétrale 120 est en fait la bague interne d'une butée 122 a
rouleaux a contact oblique dont la bague externe 123 porte sur le
chariot 116. La butée 122 permet donc au plateau tournant 115 de
reposer sur le chariot 116 par un ajustement tournant, car la couronne diamétrale 120 peut être mue en rotation à l'aide d'un motoréducteur 124 fixé sur le chariot 116 dont un pignon 125 vient engrener le secteur denté 121. Quand il n'est pas actionné, un frein 126 disposé prés du palier 119 immobilise le pivot 117 et empêche donc dorénavant que l'orientation de la roue 100 soit modifiée à la suite notamment des efforts de meulage.

Le chariot 116 est maintenu au-dessus du sol par un essieu avant 127 et un essieu arrière 128 (figure 4A) portant chacun deux galets 129 à leurs deux extrémités ; le galet 129 se compose d'une jante 13C encadrée par deux joues 131 munies de chanfreins 132 sur leur bord interne qui maintiennent la jante 130 sur Le rail 41 de façon centrée. Les deux essieux 127 et 128 sont soutenus, de part et d'autre de chacun des galets 129, par deux paliers 133 fixés au chariot 116.

Un des essieux, ici L'essieu arrière 128, est actionné par un motoréducteur 134 fixé au chariot 116. Un frein 135 proche du motoréducteur 134 permet d'immobiliser L'essieu moteur arrière 128 et donc le chariot 116 en translation.

Des capteurs incrémentaux et des codeurs d'origine non représentés, et analogues à ceux référencés 51 et 52, qui équipent L'ensemble télémanipulé 30, permettent. éventuellement d'asservir les mouvements des motoréducteurs 124 et 134 å la commande numérique. Ces capteurs et codeurs peuvent par exemple être placés entre le pivot 117 et le palier 119, ainsi qu'entre l'essieu moteur arrière 128 et un palier 133.

Pour bénéficier pleinement des avantages de L'invention, il faut résoudre Les difficultés dues à L'usure très rapide des meules et à La nécessité de Les diamanter périodiquement pour leur rendre une forme régulière. Les changements de la taille des meules qui en résultent font que les courbes de meulage qui ont été entrées en mémoire de commande numérique ne sont plus
adaptées, car la profondeur de passe serait alors diminuée. Des meules cylindro-sphériques de 90 mm de diamètre ne sont ainsi
remplacées que quand leur diamètre est passé à 50 mm.

C'est pourquoi L'invention prévoit un système de diamantage des meules 32, qui soit partie intégrante de
l'installation. Ce système va être décrit à L'aide des figures 5.

Il comprend tout d'abord, un peu à L'écart, une buse de
soufflerie 199, ainsi qu'un moyen de positionnement de La broche
14 et de la meule 15, moyen référencé globalement par 170. Le bras 1 et l'avant-bras 2 sont étendus de manière à approcher la broche 14 d'un bloc parallèlépipédique 150 vissé sur une table 155 et dont la surface supérieure est entaillée par deux rainures horizontales de section triangulaire. Une rainure longitudinale 151 reçoit ta broche 14 suivant sa longueur et exerce donc un positionnement angulaire, la broche 14 venant reposer sur les deux faces de la rainure 151. Le positionnement axial de La broche 14 est assuré par une deuxième rainure 152 perpendiculaire à la précédente, plus profonde qu'elle et également de section triangulaire qui reçoit la bague 53.Un système de plaquage 153 comprend, disposée au-dessus du bloc 150 sur une potence 154, une pièce coudée 156 articulée à une extrémité sur la potence 154 par un'axe 157 et pourvue à son autre extrémité d'un Longeron 158 muni, à ses deux extrémités, de deux tétons 159 terminés chacun par une bille de caoutchouc 160.

Un vérin 161 est articulé à une extrémité 162 sur la potence 154 et à son autre extrémité 163 au centre de la pièce coudée 156.

L'extension du vérin 161 abaisse La pièce coudée 156 jusqu a ce que les billes de caoutchouc 160 touchent la broche 14 et la plaquent, ainsi que la bague 53, contre le fond des rainures 151 et 152. La meule 15 dépasse alors du bloc 150 en direction d'un ensemble de diamantage 171 que l'on va maintenant décrire (figures se et 5C).

Il est posé sur un socle 172 fixe par rapport à la table 155 et dans lequel tourne un arbre vertical de pivotement 173.

Son axe 173' passe par le centre 15n d'une partie semi-sphérique
15s de la meule 15 qui prolonge une partie cylindrique 15c de même diamètre que cette meule 15 à une extrémité de celle-ci. La partie cylindrique 15c est pourvue à L'extrémité opposée d'un taraudage 15t dans l'axe du cylindre et dans lequel vient
s'engager un filetage correspondant de la broche 14. L'arbre 173 est maintenu en rotation, à l'opposé de la partie semi-sphérique 15s par deux paliers à roulement 174 et 175 et maintenu en hauteur å L'aide d'un épaulement 176 qui appuie sur un des
roulements 174. L'arbre 173 est pourvu d'une saillie 177 qui Lui permet de tourner entre deux butées angulaires 178 et 179 espacées angulairement d'un quart de tour.L'arbre 173 suppcrte, au-dessus du socle 172, un plateau 180 excentré par rapport à
l'arbre 173 et à L'extrémité extérieure duquel se dressent deux plaques verticales et parallèles 181 munies chacune d'ur. alésaae 182 qui leur permet de recevoir une vis sans fin 183 mue en rotation par un ensemble motoréducteur 184 lié au plateau 180. La vis sans fin 183 est d'axe horizontal et sécant à l'axe 173' de
L'arbre 173. Quand la saillie 177 porte sur une butée angulaire 178, la vis sans fin 183 est coaxiale à la broche 14 positionnée dans La rainure 151 et de l'autre coté d'elle par rapport å La meule 15. Un curseur 185 comprenant un écrou est déplacé en translation par la rotation de la vis sans fin 183 ; il entraîne un support d'outil de diamantage 186 qui Lui est solidaire et qui est par ailleurs lié aux plaques verticales 181, par deux glissières 202 parallèles à la vis sans fin 183 et l'encadrant.

Un réglet 188 coulisse dans une direction horizontale perpendiculaire å la vis sans fin 183, sur deux glissières 193 fixées au support d'outil de diamantage 186 et entre deux positions délimitées par deux butées Latérales 189 et 190 ; il est actionné par un vérin 191 relié également à un support 192 dépassant Latéralement de la plaque horizontale 186.

Une potence 194 est fixée sur le réglet 188. Elle s'étend en direction de la meule 15 et se termine par une tête d'outil à diamanter 195 qui abrite un moteur 196 entraînant en rotation une broche 197 supportant l'outil à diamanter, à savoir une molette 198 en forme de disque horizontal.

La machine de diamantage 33 est munie de codeurs de position 201 pour mouvement linéaire mesurant les variations d'induction mutuelles de deux éléments solidaires du support d'outil de diamantage 186 pour L'un, du plateau excentré 180 pour l'autre. Les codeurs 201 permettent ainsi de suivre la position du support d'outil de diamantage 186 à la suite des mouvements de la vis sans fin 183 et de déterminer ainsi la distance entre la molette 198 et la meule 15 quand La broche est installée dans le moyeu de positionnement 170.

On va maintenant décrire à L'aide de la figure 6 également comment s'effectue le diamantage des meules 15.

Quand L'opérateur de la cellule de meulage estime qu'un diamantage est devenu nécessaire, il interrompt l'opération de meulage et rapproche La meule 15 de la machine de diamantage 32.

Il attarde tout d'abord la broche 14 devant La buse de soufflerie 199 qui la débarrasse des copeaux ou des poussières qui peuvent la souiller et perturber son positionnement, puis la place sur le bloc 150 comme on L'a déjà décrit. Quand l'ensemble de plaquage 153 a immobilisé la broche 14, la molette 198 est mise en rotation par actionnement du moteur 196 et rapprochée de la meule 15, La broche 14 étant toujours en rotation. La molette 198 est à la hauteur du centre 15n de la meule 15 et, au départ, dans une position 198a en face de son extrémité semi-sphérique 15s, la vis sans fin 183 étant alors coaxiale à La broche 14.

La molette 198 est approchée de La meule 15 par actionnement du motoréducteur 184 et déplacement du support d'outil de diamantage 186. C'est L'opérateur qui détermine
L'avance de la molette 198 en fonction de la taille actuelle de la meule 15 et de La durée de meulage depuis Le dernier diamantage. La position à laquelle l'opérateur arrête la molette 198 après que celle-ci a commencé à entamer la meule 15 est relevée par le codeur de position 201 attaché au motoréducteur 184 et envoyée à La commande numérique de la machine. En effet, cette position 198b (figure 6) de la molette 198 va déterminer la taille de la meule 15 après diamantage, si bien que des corrections de trajectoire d'usinage vont pouvoir être entreprises automatiquement, sans qu'il soit nécessaire de régler à nouveau la position de la meule 15 lors de la reprise du meulage.

Dans la configuration atteinte, une des butées latérales 190 du réglet 188 bute contre La plaque horizontale 186 et la saillie 177 de L'arbre 173 bute contre une des butées angulaires 178. Un vérin 200 fait alors tourner L'arbre 173 par l'intermédiaire d'un levier 205 jusqu a ce que la saillie 177 bute contre l'autre butée angulaire 179, faisant ainsi effectuer un quart de tour à toutes les pièces liées au plateau excentré 180 et en particulier à la molette 198 qui passe alors de la position référencée 198b à la position référencée 198c, à la jonction des parties semi-sphérique 15s et cylindrique et 15c de la meule 15.

La dernière opération de diamantage consiste à déplacer, au moyen du vérin 191, Le réglet 188 de façon à ce que l'autre butée 189 bute contre Le support d'outil de diamantage 186. La molette 198 atteint La position 198d, c'est-à-dire qu'elle se déplace sur une génératrice de la partie cylindrique 15c de la meule 15.

Sans démontage d'outil, et par des moyens très simples, on obtient donc le diamantage de la meule 15. Il suffit ensuite de relever Le longeron 158 pour pouvoir dégager la broche 14 et poursuivre le meulage là où on l'avait abandonné.

Des aménagements du Système de diamantage 171 peuvent évidemment être proposés pour les cellules qui emploieront des meules 15 de forme autre que cylindro-sphérique.

On va décrire maintenant pour conclure L'appareil de changement de meule 33 à l'aide des figures 7. Le changement de meule est déterminé par le codeur de position 201 : quand la molette 198 est trop avancée sur une meule à diamanter trop petite, un signal est envoyé à L'opérateur pour le prévenir. Les trajectoires d'usinage sont simultanément recalculées en fonction d'une meule neuve.

L'appareil de chargement de meule 33 comprend quatre ensembles principaux : un ensemble de positionnement et de plaquage 170' de La broche 14 qui est identique à celui décrit précédemment sous La référence 170 et qui ne sera donc pas évoqué davantage, un dispositif de montage et démontage des meules 230, un dispositif d'alimentation en meules neuves 231 et un dispositif de transfert 232 (figure 7C).

Le dispositif de montage et démontage des meules 230 se compose d'un mandrin 241 muni de quatre mors 242 espacés de 900.

La meule 15 vient être serrée entre les mors 242 par sa partie cylindrique 15c, La partie sphérique 15s étant orientée vers le mandrin 241 où elle vient toucher l'extrémité d'un piston éjecteur 243 d'axe coaxial à celui du mandrin 241. Un piston de commande des mors 244 se déplace dans L'axe de rotation du mandrin 241 et entraîne quatre fourchettes 245 dont la translation commande la rotation d'autant de leviers 246 ; un doigt 247 de chaque levier 246 est en effet engagé dans la fourchette 245, alors qu'un autre doigt 248 est engagé dans un évidement d'un mors 242. Les deux doigts 247 et 248 sont à un angle de 900 par rapport à L'axe 249 de rotation du Levier 246 qui les porte, si bien que Le mouvement axial des fourchettes 245 entrain un mouvement radial des mors 242.

Le mandrin 241 est entraSné en rotation par un motoréducteur 250 par L'intermédiaire d'un arbre de transmission 251 tournant à l'intérieur d'un chariot 252 dans des glissières 253. L'arbre de transmission 251 est mobile en translation sous
L'effet d'un vérin d'avance 254. L'arbre de transmission 251 circule entre deux positions extrêmes pour lesquelles un épaulement extérieur 255 de L'arbre de transmission 251 vient au contact de deux butées 256 et 257 Liées au chariot 252. L'arbre de transmission 251 comprend une partie cannelée longue 259, actionnée en rotation par une roue dentée concentrique 258 qui coulisse sur lui et appartient au motoréducteur 250.

Un vérin d'éjection 260, disposé à l'intérieur de l'arbre de transmission 251, et emboité dans le piston du vérin 254, commande les mouvements du piston éjecteur 243 entre une position rentrée dans le mandrin 241, représentée sur La figure 7A, et une position sortie où il repousse la meule 15 et La fait sortir d'entre Les mors 242.

Le piston de commande des mors 244 est actionné par un autre vérin 261 placé dans le mandrin 241.

Le mandrin 241, en position rentrée, surplombe une goulotte d'éjection 262 qui se présente sous La forme d'un bac dans lequel les meules éjectées viennent tomber.

Enfin, le chariot 252 est déplaçable horizontalement en direçtion perpendiculaire à L'arbre de transmission 251 sur des roulettes 285. Il est actionné par un vérin de chariot 287.

Le dispositif d'alimentation en meules neuves 231 (figure 7C) comprend une goulotte inclinée d'alimentation comprenant deux parois 271 et 272 pour maintenir Latéralement Les meules 15, parois jointes par une surface de roulement 273 sur Laquelle Les parties cylindriques 15c des meules 15 viennent rouler. Les meules 15 sont disposées en succession. Un crochet 274, actionné par un vérin 275 et fixé à La goulotte d'alimentation 270, empêche normalement la meule 15 en bas de la goulotte d'alimentation 270 de tomber.

Une charpente d'appui 276 prolonge quelque peu vers Le bas, au-delà du crochet 274, la paroi 272 située du côté de la partie sphérique 15s de la meule 15 ; elle comprend une partie déflectrice 277 qui guide vers le bas les meules 15 sortant de la goulotte inclinée d'alimentation.

La Longueur de la goulotte d'alimentation 270 est déterminée par le nombre d'opérations de remplacement de meules prévu ; pour huit heures d'usinage, on peut compter qu'il faudra consommer environ douze meules.

Le dispositif de transfert 232 comprend un vé 280 apte à recevoir les meules 15 et complété par un doigt 281 actionné par un vérin de doigt 282. L'extrémité du doigt 281 vient s'enfonceur dans Le taraudage 15t ménagé dans la meule 15. Le vé 280y le doigt 281 et son vérin 282 sont places sur un bâti coulissant 283 qui, sous L'action d'un vérin d'avance 284, coulisse horizontalement et parallèlement au doigt 281 dans des glissières 300 fixées à un plateau 301 mobile le Long des colonnes verticales actionnées par un vérin vertical 293 ; le vé 280 est donc mobile horizontalement et verticalement. Les colonnes 292 sont fixées à un bâti fixe 303.

Le dispositif de changement de meule 33 fonctionne comme expliqué ci-dessous.

La broche 14 porteuse d'une meule 15 usée est tout d'abord amenée sur le dispositif de positionnement 170' et plaquée dans les rainures du bloc 150' par lt I scositif de plaquage 153' selon les modalités décrites plus haut. Toutefois, la broche 14 ne tourne pas dans ce cas.

Le mandrin 241 entre alors en action. Les vérins d'avance 254 puis de serrage 261 sont actionnés de manière que Le mandrin 241 s'avance vers la meule usée 15 et jusqu a ce.que les mors .242
L'entourent, puis soient serrés sur La meule usée 15. Une rotation du motoréducteur 250 dans Le sens voulu permet de dévisser la meule usée 15 de la broche 14. Le vérin d'avance 254 revient alors à son état initial, ce qui place le ri rin 241 audessus de la goulotte d'éjection 262. Le piston éjecteur 243 est alors avancé par le vérin d'éjection 260 après que les mors 242 ont été desserrés. La meule usée 15, repoussée hors des mors 242, tombe dans la goulotte d'éjection 262.

Les autres parties du système entrent alors en action. Le crochet 274 est escamoté par son vérin 275 pendant un temps suffisant pour qu'une seuLe meule neuve 15 s'échappe de la goulotte d'alimentation et tombe dans le vé 280 situé juste audessous. La meule neuve 15 est guidée par La charpente d'appui 276 et la partie déflectrice 277 d'un coté, et une face plane 290, appartenant au bâti coulissant 283, de l'autre.

Le taraudage 15t de La meule 15 vient se situer juste en face du doigt 281 qui est alors en position rétractée derrière la face plane 290. Le bâti coulissant 283, porteur du vé 280 et du doigt 281 est alors descendu le Long des colonnes 292 jusqu'au niveau du mandrin 241.

On actionne alors successivement le vérin de chariot 287 pour placer Le mandrin 241 en face de la meule 15 et les vérins d'avance 254 et 284 pour les rapprocher. Le vérin de doigt 282 est ensuite mis en action : le doigt 281 pénètre dans le taraudage 15t et repousse la meule 15 du vé 280 tout en la soutenant, pour finalement la placer entre les mors 242. Ceux-ci sont alors resserrés, le doigt 281 est rétracté et le ve 280 revient a son emplacement initial. Pendant ce temps, le motoréducteur 250 est mis en marche dans le sens inverse du sens précédent tandis que le mandrin 241 et la meule 15 sont avances vers la broche 14 par Les vérins d'avance et de chariot 254 et 287.Le taraudage 15t s'engage sur Le filetage terminal de la broche 14 et une action de vissage se produit jusqu'à ce qu un limiteur de couple non représenté et situé sur L'arbre de transmission 251 interrompe la transmission de la puissance. Le motoréducteur 250 et alors arrêté, les mors 242 desserrés et Le mandrin 241 ramené à son emplacement initial par Le vérin d'avance 254. Le système de plaquage 173' peut alors être relevé, et L'usinage peut reprendre à L'endroit où on l'avait Laissé auparavant en fonction des trajectoires de meulage correspondant à une meule neuve.

D'une façon générale, les glissières utilisées pour faire coulisser avec précision les pièces mécaniques entre elles sont protégées des copeaux de meulage par des soufflets.

On constate donc que la cellule de meulage selon
L'invention permet d'améliorer très 'sensiblement les performances de meulage, surtout pour des pièces de forme très compliquée et pour Lesquelles le respect de cotes relativement précises est nécessaire.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Cellule de meulage comprenant un bras mobile (1, 2) porteur d'une broche tournante (14) entraînant en rotation une meule (15) qui lui est fixée, le bras (1,2) déplaçant la meule

(15) à l'intérieur d'un volume de travail (VT), un support sur

Lequel est fixé une pièce (100) à meuler, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une machine de diamantage (32) de la meule fixée à la broche, la machine de diamantage étant munie d'un moyen de positionnement (170) de la broche et de La meule à un endroit déterminé et d'un outil de diamantage (198) se déplaçant le long de la meule (15), ainsi qu'une machine de

remplacement (33) de meules usées comprenant un moyen de positionnement (170') de la meule et de la broche, un moyen d'extraction (241, 242) des meules usées de la broche, une

réserve de meules neuves (231), un dispositif de transfert (232) des meules neuves de La réserve vers un moyen de fixation (241, 242) des meules neuves sur la broche.

2. Cellule de meulage selon la revendication 1, dans

laquelle la broche (14) est une tige cylindrique, caractérisée en ce que Les moyens de positionnement comprennent une première rainure en V (151) dans Laquelle la broche est posée axialement, un moyen de positionnement axial (152) et un système de plaquage

(153).

3. Cellule de meulage selon La revendication 2, caractérisée en ce que La broche est munie d'un épaulement (53) et en ce que le moyen de positionnement axial (152) comprend une seconde rainure en V, perpendiculaire à la première rainure (151), qui reçoit l'épaulement (53).

4. Cellule de meulage selon L'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que La machine de diamantage (32) est munie d'un moyen (201) pour déterminer La distance de L'outil de diamantage (198) par rapport à la meule positionnée par le moyen de positionnement (170), et fournir à La cellule de meulage des indications sur la taille de la meule après diamantage.

5. Cellule de meulage selon la revendication 4 dans

Laquelle la meule est cylindrc-sphèrique, caractérisée en ce que

L'outil de diamantage (198) décrit un cercle par pivotement d'un support (173, 180, 188) d'outil de diamantage et une droite par translation dudit support.

6. Cellule de meulage selon l'une quelconque des revendications t å 5, caractérisée en ce que les moyens d'extraction des meules usées de la broche et de fixation des meules neuves sur la broche sont confondus.

7. Cellule de meulage selon la revendication 6, dans laquelle la meule (15) est fixée par vissage sur la broche, caractérisée en ce que le moyen de fixation et d'extraction est un mandrin (241) muni de mors (242) serrant la meule et rotatif autour d'un axe de rotation coaxial a la broche, La broche étant positionnée par le moyen de positionnement (170').

8. Cellule de meulage selon L'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le support de pièce à meuler comprend un chariot (115) déplaçable sur rails (80).

9. Cellule de meulage selon la revendication 8, dans laquelle la pièce meulée est une roue (100) munie d'aubes (1G1) et d'un moyeu (102), caractérisée en ce que le chariot est surmonté de deux montants (112, 113, 114) soutenant un axe (103) enfilé dans le moyeu (102) de la roue (100), la roue et l'axe étant par ailleurs bloqués en rotation.

10. Cellule de meulage selon L'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le bras mobile (1, 2) est muni d'articulations permettant de le mouvoir dans un plan en Le déformant, le bras étant terminé par un poignet (13) supportant La broche, le poignet étant inclinable dans le plan du bras (1, 2) et perpendiculairement au plan du bras (1, 2).