FR2742372A1 - Control of displacement of tool carrier of machine tool - Google Patents

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Abstract

The control unit (5) is mounted directly on the lead screw of the lathe. The control unit has a motor (10) controlling, through a transmission (9), the rotation of an output drive shaft (8) that attaches to the lead screw (4) of the lathe. The transmission is made up of a screw (14) driven in rotation by the motor, a transmission nut (13), a toothed belt (15) attached to the nut and a cluster of pinions (16a,16b,17) and pulleys (18) with a principal drive pinion (17) fixed to the output drive shaft (8). Two other two pinions act as secondary return pinions (16a,16b). The control unit is attached to the tool carrier, with its output shaft coupled to the lead screw.

Description

DISPOSITIF DE DEPLACEMENT D'UNE BROCHE D'UNE MACHINE
OUTIL
La présente invention concerne un dispositif de commande numérique et plus particulièrement un dispositif destiné à commander le déplacement d'une broche d'une machine-outil telle qu'un tour ou une perceuse sensitive.DEVICE FOR MOVING A SPINDLE OF A MACHINE
TOOL
The present invention relates to a digital control device and more particularly to a device intended to control the movement of a spindle of a machine tool such as a lathe or a sensitive drill.

Sur la plupart des machines-outils, à l'heure actuelle, il existe des dispositifs de commande numérique adaptés spécifiquement à chaque machine-outil, ce qui présente l'inconvénient de multiplier les frais et l'encombrement du parc de machines pour une entreprise. En outre, certaines entreprises sont équipées de machines-outils du type comprenant un chariot porte-outil dont le déplacement est obtenu grâce à un cabestan actionné manuellement et ne veulent pas changer l'ensemble de leur parc de machines-outils pour passer en commande numérique. On most machine tools, at present, there are digital control devices adapted specifically to each machine tool, which has the disadvantage of increasing the costs and the size of the machine park for a company. . In addition, some companies are equipped with machine tools of the type comprising a tool-carrying trolley, the displacement of which is obtained by means of a capstan actuated manually and do not want to change their entire fleet of machine tools to switch to digital control. .

Ainsi, le dispositif de commande selon l'invention propose par des moyens simples de gérer le déplacement du chariot porte-outil, et ce, de façon à pouvoir s' adapter sur les différents types de machines-outils dont la translation dudit chariot est commandée par la rotation d'un axe de commande de cabestan ainsi que de gérer la vitesse de rotation du moteur de la machine-outil commandant soit la rotation de la pièce à usiner, soit la rotation de l'outil. Thus, the control device according to the invention proposes, by simple means, to manage the movement of the tool-carrying carriage, and this, so as to be able to adapt to the different types of machine tools whose translation of said carriage is controlled by the rotation of a capstan control axis as well as managing the speed of rotation of the machine tool motor controlling either the rotation of the workpiece or the rotation of the tool.

Le dispositif de commande est destiné à automatiser le déplacement d'un chariot porte-outil d'une machine-outil. Le déplacement commandé par la rotation d'un axe de commande de la machine-outil est caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier de commande monté directement sur ledit axe de commande. The control device is intended to automate the movement of a tool carriage of a machine tool. The movement controlled by the rotation of a control axis of the machine tool is characterized in that it comprises a control unit mounted directly on said control axis.

De plus, le boîtier de commande comprend un moteur commandant grâce à des moyens intermédiaires de transmission la rotation d'un axe d'entraînement de sortie destiné à être monté sur l'axe de commande de la machine-outil. In addition, the control unit comprises a motor controlling, by means of intermediate transmission means, the rotation of an output drive axis intended to be mounted on the control axis of the machine tool.

Selon une caractéristique complémentaire, les moyens intermédiaires de transmission sont composés
- d'une vis entraînée en rotation par le moteur,
- d'un écrou de transmission,
- d'une courroie crantée solidaire de l'écrou,
- d'un ensemble de pignons et poulies comprenant au moins un pignon principal d'entraînement solidaire de l'axe d'entraînement de sortie.According to an additional characteristic, the intermediate transmission means are composed
- a screw driven in rotation by the motor,
- a transmission nut,
- a toothed belt secured to the nut,
- a set of pinions and pulleys comprising at least one main drive pinion integral with the output drive shaft.

Selon une autre caractéristique, le boîtier de commande est solidaire en translation du chariot porte-outil et l'axe d'entraînement de sortie dudit boîtier est solidaire en rotation de l'axe de commande du chariot porte-outil. According to another characteristic, the control unit is integral in translation with the tool carriage and the output drive axis of said housing is integral with rotation of the control axis of the tool carrier.

En outre, le dispositif suivant l'invention comporte une unité de commande du type numérique commandant le moteur du boîtier de commande et également le moteur de la machine-outil qui permet la rotation soit de l'outil proprement dit, soit de la pièce à usiner. In addition, the device according to the invention comprises a control unit of the digital type controlling the motor of the control unit and also the motor of the machine tool which allows rotation either of the tool itself, or of the workpiece. to machine.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows with reference to the appended drawings which are given only by way of nonlimiting examples.

Les figures 1 et 2 illustrent un type d'utilisation sur un tour du dispositif. Figures 1 and 2 illustrate a type of use on a tour of the device.

La figure 1 représente le tour et le dispositif en vue de face. Figure 1 shows the tower and the device in front view.

La figure 2 représente le chariot porte-outil et le boîtier de commande en vue de dessus. Figure 2 shows the tool carriage and the control unit in top view.

Les figures 3 et 4 illustrent l'utilisation du dispositif sur une perceuse.  Figures 3 and 4 illustrate the use of the device on a drill.

La figure 3 représente la perceuse et le dispositif en vue de face. Figure 3 shows the drill and the device in front view.

La figure 4 représente le dispositif et la machine-outil en vue de dessus. Figure 4 shows the device and the machine tool in top view.

La figure 5 représente le dispositif de commande dans son ensemble en vue de face. Figure 5 shows the control device as a whole in front view.

Le dispositif de commande (1) selon l'invention est destiné à être utilisé, par exemple, sur un tour (100a) dont la tourelle mobile (2a) connue en soi comporte un ensemble porte-outil (3a) pivotant dont le déplacement horizontal (H) est provoqué par rotation de l'axe de commande (4), le boîtier de commande (5) du dispositif de l'invention étant monté directement sur ledit axe de commande, tel qu'illustré figures 1 et 2. Le dispositif (1) de l'invention peut être également utilisé, par exemple, sur une perceuse sensitive (lob) comprenant une broche verticale (2b) portant un mandrin de retenue (3b) pour un forêt (6b) ou autre, tel qu'illustré figures 3 et 4. Le déplacement vertical (V) de ladite broche verticale (2b) s'effectue grâce à la rotation de l'axe de commande de cabestan (4). Comme précédemment et selon l'invention, le boîtier de commande (5) du dispositif (1) est monté directement sur ledit axe de commande (4). The control device (1) according to the invention is intended to be used, for example, on a lathe (100a) whose mobile turret (2a) known per se comprises a pivoting tool holder assembly (3a) whose horizontal movement (H) is caused by rotation of the control axis (4), the control box (5) of the device of the invention being mounted directly on said control axis, as illustrated in Figures 1 and 2. The device (1) of the invention can also be used, for example, on a sensitive drill (lob) comprising a vertical spindle (2b) carrying a retaining mandrel (3b) for a forest (6b) or the like, as illustrated Figures 3 and 4. The vertical movement (V) of said vertical spindle (2b) is effected by the rotation of the capstan control pin (4). As before and according to the invention, the control unit (5) of the device (1) is mounted directly on said control pin (4).

Selon un mode de réalisation préféré dudit dispositif de commande (1) celui-ci est constitué
- d'une unité de commande (7) du type numérique,
- d'un boîtier de commande (5) possédant un axe d'entraînement de sortie (8) dont la rotation est gérée par le biais de moyens intermédiaires de transmission (9) grâce à un moteur (10) dirigé par l'unité de commande (7).According to a preferred embodiment of said control device (1) it is constituted
- a control unit (7) of the digital type,
- a control unit (5) having an output drive axis (8) whose rotation is managed by intermediate transmission means (9) thanks to a motor (10) directed by the unit control (7).

Le boîtier de commande (5) du dispositif selon l'invention comprend un carter (11) sur lequel sont prévus des moyens de liaison (12) destinés à permettre de solidariser en translation ledit carter (11) avec le chariot porte-outil (2) de la machine-outil (100), de manière à pouvoir obtenir une coopération permanente en rotation entre l'axe d'entraînement de sortie (8) dudit boîtier (5) et l'axe de commande (4) de ladite machine-outil (100). The control unit (5) of the device according to the invention comprises a casing (11) on which are provided connecting means (12) intended to allow said casing (11) to be secured in translation with the tool-carrying carriage (2 ) of the machine tool (100), so as to be able to obtain permanent cooperation in rotation between the output drive axis (8) of said housing (5) and the control axis (4) of said machine- tool (100).

Les moyens de liaison (12) peuvent, par exemple, être constitués d'un manchon de solidarisation (12), fixé au carter (11) du boîtier de commande (5) et placé entre le chariot porte-outil (2) et ledit carter (11) du boîtier de commande (5) de façon à ce que la liaison entre l'axe d'entraînement de sortie (8) du boîtier (5) et l'axe de commande (4) du chariot porte-outil (2) s'effectue longitudinalement à l'intérieur d'un profil en U du manchon (12). Ladite liaison entre les deux axes (4, 8) pouvant être obtenue par tout système permettant de solidariser en rotation deux axes comme, par exemple, un système à goupille ou système à arbre crénelé. The connecting means (12) can, for example, consist of a joining sleeve (12), fixed to the casing (11) of the control unit (5) and placed between the tool-carrying carriage (2) and said housing (11) of the control unit (5) so that the connection between the output drive axis (8) of the housing (5) and the control axis (4) of the tool carriage ( 2) takes place longitudinally inside a U-shaped profile of the sleeve (12). Said connection between the two axes (4, 8) can be obtained by any system making it possible to join in rotation two axes such as, for example, a pin system or crenellated shaft system.

Ainsi, le boîtier de commande (5) peut se déplacer en translation avec le chariot porte-outil (2) lorsque les axes respectifs de commande (4) et d'entraînement (8) sont solidarisés et subissent une rotation commune, mais est bloqué en rotation par rapport aux dits axes, grâce au manchon (12). I1 va de soi que les moyens de liaison (12) envisagés entre le boîtier de commande (5) et le chariot porte-outil (2) peuvent être remplacés par d'autres moyens équivalents sans pour autant sortir du champ de protection de l'invention. Thus, the control unit (5) can move in translation with the tool-holder carriage (2) when the respective control (4) and drive (8) axes are secured and undergo a common rotation, but is blocked. in rotation relative to said axes, thanks to the sleeve (12). I1 goes without saying that the connecting means (12) envisaged between the control unit (5) and the tool-carrying carriage (2) can be replaced by other equivalent means without going outside the protective field of the invention.

Le boîtier de commande possède à l'intérieur du carter (11) un moteur (10) qui par le biais des moyens intermédiaires de transmission (9) commande la rotation par rapport au carter de l'axe d'entraînement de sortie (8) du boîtier (5). The control unit has inside the casing (11) a motor (10) which by means of the intermediate transmission means (9) controls the rotation relative to the casing of the output drive shaft (8) of the housing (5).

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, lesdits moyens intermédiaires de transmission (9) sont constitués par
- un écrou de transmission (13),
- une vis horizontale (14) engagée dans ledit écrou de transmission (13),
- une courroie crantée (15) solidaire de l'écrou de transmission (13),
- un ensemble de pignons (16a, 16b, 17) et poulies (18).According to the preferred embodiment of the invention, said intermediate transmission means (9) consist of
- a transmission nut (13),
- a horizontal screw (14) engaged in said transmission nut (13),
- a toothed belt (15) integral with the transmission nut (13),
- a set of pinions (16a, 16b, 17) and pulleys (18).

L'ensemble de pignons est selon le mode de réalisation préféré de l'invention composé de deux pignons secondaires de renvoi (16a, 16b), une poulie de renvoi (18), et un pignon principal d'entraînement (17) solidaire de l'axe d'entraînement de sortie (8), ledit axe d'entraînement possèdant à son extrémité un alésage dans lequel est destiné à être engagé et solidarisé, du moins en rotation, l'axe de commande de cabestan (4) d'origine du chariot porte-outil (2) de la machine-outil (100), le dispositif s'adaptant ainsi sur tout les types de machines-outils. The pinion assembly is according to the preferred embodiment of the invention composed of two secondary return pinions (16a, 16b), a return pulley (18), and a main drive pinion (17) integral with the 'output drive shaft (8), said drive shaft having at its end a bore in which is intended to be engaged and secured, at least in rotation, the original capstan control shaft (4) of the tool-carrying carriage (2) of the machine tool (100), the device thus adapting to all types of machine tools.

Le boîtier de commande (5) possède une vis (14) dont la rotation selon son axe XX' est commandée par le moteur ou motoréducteur (10); ladite vis (14) pouvant avantageusement être constituée d'une vis à bille, elle est positionnée selon le mode de réalisation préféré de l'invention horizontalement dans la partie supérieure du carter (11). The control unit (5) has a screw (14) whose rotation along its axis XX 'is controlled by the motor or geared motor (10); said screw (14) can advantageously consist of a ball screw, it is positioned according to the preferred embodiment of the invention horizontally in the upper part of the casing (11).

Ladite vis (14) est engagée dans un écrou de transmission (13) bloqué en rotation autour de X)C et libre en translation selon '. Cet écrou est porté par la vis (14) et une tige de guidage (19) parallèle à l'axe
XX' de ladite vis (14) et fixée au carter (11) à ses deux extrémités, tel qu'illustré figure 5. Ainsi, l'écrou (13) peut se déplacer en translation le long de la vis, la tige de guidage fixe (19) empêchant sa rotation.Said screw (14) is engaged in a transmission nut (13) locked in rotation around X) C and free in translation along '. This nut is carried by the screw (14) and a guide rod (19) parallel to the axis
XX 'of said screw (14) and fixed to the casing (11) at its two ends, as illustrated in FIG. 5. Thus, the nut (13) can move in translation along the screw, the guide rod fixed (19) preventing its rotation.

I1 va de soi que d'autres moyens équivalents, par exemple du type rail de guidage, peuvent être utilisés pour bloquer la rotation de l'écrou de transmission (13), sans pour autant sortir du champ de protection de l'invention. Ledit écrou (13) est fixé à une courroie crantée (15) qui par le biais de son engrènement avec les différents pignons (16a, 16b, 17) est destiné à commander la rotation du pignon principal (17) et ainsi de l'axe d'entraînement de sortie (8) du boîtier de commande (5). It goes without saying that other equivalent means, for example of the guide rail type, can be used to block the rotation of the transmission nut (13), without however departing from the protective field of the invention. Said nut (13) is fixed to a toothed belt (15) which, by means of its engagement with the various pinions (16a, 16b, 17) is intended to control the rotation of the main pinion (17) and thus of the axis drive unit (8) of the control unit (5).

La courroie crantée (5) dont le déplacement est obtenu par la translation selon XX' de l'écrou de transmission (13) est tendue autour de trois pignons : deux pignons secondaires de renvoi (16a, 16b) et un pignon principal d'entraînement (17). Les deux pignons secondaires de renvoi (16a, 16b) sont avantageusement placés légèrement en-dessous et à l'aplomb des extrémités de la vis (14) dans la partie supérieure du carter (11) le long d'un axe XlX1 avantageusement parallèle à XX et le pignon principal d'entraînement (17) est, lui, positionné dans la partie inférieure du carter (11). The toothed belt (5) whose displacement is obtained by the translation along XX 'of the transmission nut (13) is stretched around three pinions: two secondary return pinions (16a, 16b) and a main drive pinion (17). The two secondary return gears (16a, 16b) are advantageously placed slightly below and plumb with the ends of the screw (14) in the upper part of the casing (11) along an axis XlX1 advantageously parallel to XX and the main drive pinion (17) is itself positioned in the lower part of the casing (11).

Les dentures des trois pignons (16a, 16b, 17) coopèrent avec les dentures complémentaires de la face interne (20) de la courroie crantée (15). Une poulie de renvoi (18) non dentée est disposée contre la face externe (21) de la courroie crantée (15) entre un des pignons de renvoi secondaires (16a) et le pignon principal (17), ladite poulie non dentée pouvant être avantageusement positionnée de manière réglable afin de pouvoir faire varier l'angle de renvoi de la courroie sur le pignon principal (17). De plus, un des pignons secondaires de renvoi (16b) appelé galet tendeur peut avantageusement être monté sur un ensemble dont la position est réglable le long de l'axe XlX1 afin de pouvoir régler la tension de la courroie crantée (15). The teeth of the three pinions (16a, 16b, 17) cooperate with the complementary teeth of the internal face (20) of the toothed belt (15). A non-toothed return pulley (18) is disposed against the external face (21) of the toothed belt (15) between one of the secondary return gears (16a) and the main gear (17), said non-toothed pulley possibly being advantageously adjustable position in order to be able to vary the angle of return of the belt on the main gear (17). In addition, one of the secondary return gears (16b) called tensioner roller can advantageously be mounted on an assembly whose position is adjustable along the axis XlX1 in order to be able to adjust the tension of the toothed belt (15).

Lors de la rotation du moteur (10), la vis est entraînée en rotation autour de son axe XX, ladite rotation provoquant la translation de l'écrou de transmission (13) le long de Xx,, ladite translation qui grâce au déplacement de la courroie crantée (15) et à son engrènement sur les différents pignons (16a, 16b, 17) permet la rotation du pignon principal d'entraînement (17) et donc de l'axe d'entraînement de sortie (8) par rapport au carter (11) du boîtier de commande (5). During the rotation of the motor (10), the screw is rotated about its axis XX, said rotation causing the translation of the transmission nut (13) along Xx ,, said translation which thanks to the displacement of the toothed belt (15) and its engagement with the various pinions (16a, 16b, 17) allows the rotation of the main drive pinion (17) and therefore of the output drive shaft (8) relative to the casing (11) of the control unit (5).

Le déclenchement, c'est-à-dire la mise en route et l'arrêt du moteur (10) du boîtier de commande (5) du dispositif est assuré et géré par une unité de commande (1) du type numérique reliée au boîtier de commande (5) et au moteur (22) de la machine-outil (100) par des câbles électriques (23a, 23b) et qui comprend des circuits électroniques (24) et des moyens d'introduction de données (25) tels qu'un clavier matriciel ou autre. The triggering, that is to say the starting and stopping of the motor (10) of the control box (5) of the device is ensured and managed by a control unit (1) of the digital type connected to the box control (5) and to the motor (22) of the machine tool (100) by electric cables (23a, 23b) and which comprises electronic circuits (24) and data input means (25) such as 'a matrix keyboard or other.

En outre, ladite unité de commande (7) permet de régler la vitesse du moteur (22) de la machine-outil (100) et son sens de rotation, ledit moteur (22) permettant soit la rotation de la pièce à usiner dans l'exemple du tour, soit la rotation de l'outil utilisé dans l'exemple de la perceuse en fonction de la position respective dans l'espace de l'outil et de la pièce. In addition, said control unit (7) makes it possible to adjust the speed of the motor (22) of the machine tool (100) and its direction of rotation, said motor (22) allowing either the rotation of the workpiece in the 'example of the lathe, i.e. the rotation of the tool used in the example of the drill as a function of the respective position in the space of the tool and the part.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons.  Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown by way of examples, but it also includes all the technical equivalents and their combinations.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande (1) destiné à automatiser le déplacement d'un chariot porte-outil (2) d'une machine-outil (100), déplacement commandé par la rotation d'un axe de commande (4) de la machine-outil (100), caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier de commande (5) monté directement sur ledit axe de commande (4). 1. Control device (1) intended to automate the movement of a tool-carrying carriage (2) of a machine tool (100), movement controlled by the rotation of a control axis (4) of the machine tool (100), characterized in that it comprises a control unit (5) mounted directly on said control axis (4). 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier de commande comprend un moteur (10) commandant, grâce à des moyens intermédiaires de transmission (9), la rotation d'un axe d'entraînement de sortie (8), destiné à être monté sur l'axe de commande (4) de la machine-outil (100). 2. Device (1) according to claim 1, characterized in that the control unit comprises a motor (10) controlling, by means of intermediate transmission means (9), the rotation of an output drive axis ( 8), intended to be mounted on the control shaft (4) of the machine tool (100). 3. Dispositif (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens intermédiaires de transmission sont composés  3. Device (1) according to claim 2, characterized in that the intermediate transmission means are composed - d'une vis (14) entraînée en rotation par le moteur, - a screw (14) rotated by the motor, - d'un écrou de transmission (13), - a transmission nut (13), - d'une courroie crantée (15) solidaire de l'écrou (13), - a toothed belt (15) integral with the nut (13), - d'un ensemble de pignons (16a, 16b, 17) et poulies (18) comprenant au moins un pignon principal d'entraînement (17) solidaire de l'axe d'entraînement de sortie (8). - A set of pinions (16a, 16b, 17) and pulleys (18) comprising at least one main drive pinion (17) secured to the output drive shaft (8). 4. Dispositif (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'ensemble de pignons comprend deux pignons secondaires de renvoi (16a, 16b) et un pignon principal d'entraînement (17), destinés à coopérer avec la courroie crantée (15). 4. Device (1) according to claim 3, characterized in that the pinion assembly comprises two secondary return pinions (16a, 16b) and a main drive pinion (17), intended to cooperate with the toothed belt ( 15). 5. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le boîtier de commande (5) est solidaire en translation du chariot porte-outil (2) et l'axe d'entraînement de sortie (8) dudit boîtier (5) est solidaire en rotation de l'axe de commande (4) du chariot porte-outil (2).  5. Device (1) according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the control unit (5) is integral in translation with the tool-carrying carriage (2) and the output drive axis ( 8) of said housing (5) is integral in rotation with the control axis (4) of the tool-carrying carriage (2). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de commande (7) du type numérique commandant le moteur (10) du boîtier de commande (5). 6. Device according to any one of claims 2 to 5, characterized in that it comprises a control unit (7) of the digital type controlling the motor (10) of the control unit (5). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'unité de commande (7) commande le moteur (22) de la machine-outil (100) qui permet la rotation soit de l'outil proprement dit, soit de la pièce à usiner. 7. Device according to claim 6, characterized in that the control unit (7) controls the motor (22) of the machine tool (100) which allows rotation either of the tool itself, or of the workpiece to machine. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'unité de commande (7) comprend des circuits électroniques (24) et des moyens d'introduction de données (25).  8. Device according to any one of claims 6 or 7, characterized in that the control unit (7) comprises electronic circuits (24) and data input means (25).
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