FR2758755A1 - Dispositif d'usinage, notamment pour le bois, avec deux postes a chaines synchronisees et procede de pilotage - Google Patents

Abstract

L'objet de l'invention un dispositif d'usinage, notamment pour le bois, avec deux postes (10, 12) en vis-à-vis comprenant chacun une chaîne (18, 20) en boucle fermée, lesdites chaînes étant synchrones et comprenant chacune des maillons articulés du type écaille pour former une surface de réception des pièces à usiner, certaines au moins des écailles portant sur la face intérieure un ergot prévu pour coopérer avec le filet d'une vis de transmission dont l'axe est monté parallèlement à l'axe de la chaîne, un moteur d'entraînement de chacune des vis, ainsi que des postes d'usinage disposés le long de chacune des chaînes, ce dispositif se caractérisant en ce que les outils d'usinage sont montés sur des moyens de déplacement vers les pièces à usiner du type avance et retrait linéaires, et en ce que lesdits moteurs d'entraînement des vis sont équipés chacun d'un codeur optique relié à une même centrale de pilotage. L'invention concerne aussi le procédé de pilotage.par.

Description

DISPOSITIF D'USINAGE, NOTAMMENT POUR LE BOIS, AVEC DEUX
POSTES A CHAîNES SYNCHRONISEES ET PROCEDE DE PILOTAGE
La présente invention concerne un dispositif d'usinage à deux postes en vis à vis avec deux chaînes parallèles, plus particulièrement à plusieurs outils, notamment pour les machines à bois de production de pièces, à fort débit. Cette invention se rapporte également au procédé de pilotage.

On connaît des machines d'usinage qui comprennent deux chaînes parallèles montées à rotation entre deux poulies, chacune de ces chaînes étant portée par un des deux postes de la machine.

Ces deux postes sont solidaires d'une même embase et l'écartement entre les deux postes peut être réglé en fonction des dimensions des pièces à travailler.

Ces pièces reposent sur les chaînes qui comprennent de façon connue des écailles articulées entre elles pour former un tapis rigide et précis, tout en pouvant tourner autour des poulies de tension.

Des moyens de pressage sont adaptés au-dessus de ces tapis pour venir plaquer les pièces sur le tapis et éviter ainsi tout mouvement relatif de la pièce par rapport au tapis.

Dans certains cas, chacun des postes comprend plusieurs outils motorisés d'usinage qui travaillent, chacun, les pièces au passage, c'est-àdire que chaque outil est équipé de moyens de déplacement et de suivi de la pièce pendant le temps nécessaire à l'usinage. On note immédiatement un premier inconvénient, à savoir, la complexité de ces moyens de déplacement et de suivi, ce qui augmente les coûts ainsi que les risques de pannes.

Chacun des outils doit en effet suivre un cycle carré pour, non seulement travailler la pièce au passage, mais aussi revenir en position initiale. Ceci induit aussi une perte de temps car la vitesse d'usinage est nécessairement limitée pour que, sur la distance prévue pour l'outil, L'usinage correspondant puisse être réalisé.

Pour le déclenchement des outils, il est prévu des palpeurs, solidaires de ces outils avec des vérins pour permettre de les maintenir au contact de la pièce, cette même pièce assurant le déclenchement lors du passage et venant au contact du palpeur. Des butées assurent le retrait de ces palpeurs en fin de cycle.

L'entraînement synchronisé des chaînes était obtenu, dans le passé, par un moteur qui entraînait un arbre commun, en prise sur l'une des poulies de chacune des chaînes.

Afin d'améliorer la précision de l'avance, les moyens d'entraînement ont été perfectionnés sur les machines du déposant. Cette amélioration consiste à recourir à des chaînes dont les maillons sont constitués d'une écaille formant tapis de surface mais dont la face interne de chacune desdites écailles porte un ergot prévu pour coopérer avec le filetage d'une vis de transmission, dont l'axe longitudinal est disposé parallèlement à l'axe de la chaîne correspondante. Cette vis est équipée d'un moteur d'entraînement, si bien que lors de la rotation de l'arbre du moteur, la vis est entraînée en rotation et les ergots correspondants sont déplacés en translation, par glissement dans le filetage.

Ceci est le gage d'une grande précision de l'entraînement mais il y a introduction d'un nouveau problème, celui de la synchronisation de l'avance et du pilotage des deux moteurs en fonctionnement. Dans le cas de coupures de courant par exemple, l'équerrage, c'est-à-dire la position d'une chaîne par rapport à l'autre pour que la pièce soit perpendiculaire à la direction d'avancement, doit être repris avant la relance de la fabrication.

En régime de travail normal, ces moteurs fonctionnent à vitesse d'avance donnée, et les outils à déplacement à cycle carré sont synchronisés avec les chaînes, en fonction de cette vitesse d'avance, grâce à des détecteurs, sous forme de palpeurs qui viennent au contact des pièces. II faut donc impérativement que la vitesse ne varie pas pour que les machines d'usinage travaillent dans les meilleures conditions.

La présente invention propose un dispositif d'entraînement synchronisé et de commande de deux postes d'une machine d'usinage, notamment à bois qui supprime les moyens de suivi des outils, qui permet une synchronisation optimale des deux chaînes et qui supprime tous les inconvénients liés aux pannes de courant ou arrêts intempestifs de la machine générant une désynchronisation quasi-systématique.

En conséquence, le coût de fabrication de ces machines s'en trouve diminué et la fiabilité s'en trouve accrue. De plus, d'autres avantages vont découler de cet agencement quant à la productivité et à la souplesse d'utilisation puisque le changement d'outil et le paramétrage de ce nouvel outil s'en trouvent simplifiés.

A cet effet, le dispositif d'usinage selon l'invention, notamment pour le bois, avec deux postes en vis à vis comprenant chacun une chaîne en boucle fermée, lesdites chaînes étant synchrones et comprenant chacune des maillons articulés du type écaille pour former une surface de réception des pièces à usiner, certaines au moins des écailles portant sur la face intérieure un ergot prévu pour coopérer avec le filet d'une vis de transmission dont l'axe est monté parallèlement à l'axe de la chaîne, un moteur d'entraînement de chacune des vis, ainsi que des postes d'usinage disposés le long de chacune des chaînes, se caractérise en ce que les outils d'usinage sont montés sur des moyens de déplacement vers les pièces à usiner du type avance et retrait linéaires, et en ce que lesdits moteurs d'entraînement des vis sont équipés chacun d'un codeur optique relié à une même centrale de pilotage.

Selon une autre caractéristique, chaque chaîne comprend au moins un drapeau et la centrale de pilotage est programmée avec un seuil de décalage maximal entre les deux chaînes en sorte de conserver une synchronisation optimale.

L'invention a aussi pour objet le procédé de pilotage qui prévoit de faire travailler la centrale de pilotage en variation de vitesse, la vitesse étant maximale entre deux postes d'usinage pour devenir nulle lorsque la pièce est en face de l'outil concerné, la chaîne pouvant être considérée comme un axe numérique.

Selon un perfectionnement de l'invention, les vitesses d'avance et de retrait linéaires de l'outil et la vitesse commune d'avance des deux chaînes varient de façon différentielle au cours de l'usinage en sorte de permettre un usinage suivant un profil complexe donnée, du type courbe.

L'invention est décrite ci-après selon un mode de réalisation particulier, non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels les différentes figures représentent
- figure 1, une vue en perspective d'une machine d'usinage à deux
postes selon l'invention,
- figure 2, une vue en élévation latérale transversale,
- figure 3, une vue de détail des moyens d'entraînement d'une chaîne à
l'aide d 'une vis, et
- figure 4, une vue schématique de dessus de i'agencement de la
même machine équipée du dispositif d'entraînement synchronisé et
de commande selon l'invention.

Sur les figures 1 et 2, on a représenté les deux postes 10 et 12 d'une machine d'usinage de pièces de bois 14. Ces deux postes sont montés sur une embase 16, le premier poste 10 étant monté mobile en translation avec des moyens d'immobilisation tandis que le second poste est monté fixe par rapport à l'embase, formant ainsi référence.

Chacun de ces deux postes comprend une chaîne 18 et 20 en boucle fermée qui forme un tapis mobile, chacune de ces chaînes étant portée par un support 22 et 24 qui se prolonge en amont et en aval des postes proprement dits pour permettre l'alimentation et le déchargement des pièces.

Un tapis 26 transporteur d'évacuation des pièces usinées est schématiquement représenté sur la figure 1.

Les postes 10 et 12 comprennent des capotages 28 et 30 qui protègent l'intérieur de tout accès malencontreux. En effet, des outils 32, 34 tournants sont disposés dans ces enceintes, suivant un alignement parallèle à l'axe des chaînes.

II est aussi disposé des moyens de pressage 36 et 38 à galets, audessus de chacune des chaînes pour plaquer les pièces 14 à travailler sur ces chaînes.

On peut se reporter également à la figure 3 pour mieux appréhender l'agencement selon l'invention.

Chaque chaîne est conçue de la même façon, à savoir, une piste 40 de guidage, solidaire du support correspondant avec, à chacune des extrémités, une poulie 42, montée libre en rotation, une seule d'entre elles étant représentée pour simplifier le dessin ainsi qu'une vis 44 de transmission.

Chaque vis de transmission a son axe longitudinal orienté suivant la direction de la chaîne et tourne dans deux paliers 46, 48 solidaire du bâti de la machine. L'extrémité de la vis porte une poulie 50 crantée et prévue pour coopérer avec une courroie d'entraînement 52, visible sur la figure 4.

La vis est filetée avec un pas donnée et chaque maillon 54 de la chaîne comprend une écaille 56 formant avec les écailles amont et aval un tapis continu, lesdites écailles étant articulées les unes par rapport aux autres pour permettre la rotation autour des poulies.

La forme du filet est adaptée pour recevoir à fond de filet, un doigt 58 de guidage, solidaire de chaque écaille, ce qui assure l'entraînement régulier et précis de l'ensemble de la chaîne.

Plus particulièrement sur la figure 4, on a représenté un moteur d'entraînement 60, 62, pour chacune des chaînes 40 et 42. Chaque moteur comprend, monté sur son arbre, une roue 64, 66 d'un codeur optique, solidaire en rotation de l'arbre moteur et un moyen 68, 70 de lecture des indications données par cette roue, relié à une centrale de pilotage 72 qui reçoit les informations lues par les moyens de lecture, ladite centrale de pilotage étant elle-même connectée à l'automate programmable générale de la machine. Les liaisons 74 et 76 de retour pour commander les moteurs en fonction de la programmation de la centrale de pilotage et des informations reçues sont également symbolisées sur cette figure 4.

Les outils sont également visibles sur cette figure 4, ils sont représentés en 32 et 34, et peuvent être par exemple une tenonneuse ou une toupie ou encore une tourillonneuse, dans le cas d'une machine d'usinage pour des éléments en bois.

Ces outils sont montés mobiles en translation, avance et retrait, perpendiculairement à la chaîne correspondante.

Le fonctionnement de la machine équipée selon l'invention est décrit ci-après, dans le détail.

L'opérateur assure le chargement en pièces des chaînes des deux postes par tout moyen adapté. Des butées fixes sont généralement prévues sur les maillons pour permettre la mise en référence de chacune des pièces,
I'écart entre les butées déterminant le pas de travail.

La pièce est plaquée sur les maillons de la chaîne par les galets des moyens de pressage 36, 38, immobilisant ainsi la pièce.

Les chaînes sont pilotées par les moteurs avec codeur optique, avec des variations de vitesse comprises entre la vitesse maximale possible et la vitesse nulle correspondant à l'arrêt de la chaîne. On peut assimiler chacune des chaînes à un axe numérique dont on connaît avec précision tous les déplacements grâce au codeur optique. Pour donner un ordre de grandeur, une chaîne équipée d'un codeur avec 2048 points par tour, un pas de 10 mm de la vis de transmission, un rapport de deux entre le moteur et la vis, on en déduit que la précision, sensiblement de 511m par point, est remarquable.

On atteint ainsi des vitesses moyennes de déplacement de la chaîne de 1 2 m/mn et avec les arrêts pour réaliser les usinages, on doit prévoir une perte de l'ordre de 50%, si bien qu'au minimum, on conserve les vitesses de travail maximale de 6m/mn des machines de l'art antérieur.

On a connaissance de la position de chacune des butées, donc de la position de la pièce à usiner sur l'axe et sachant que l'origine est fixe et que les outils sont positionnés le long de cet axe numérique en un endroit connu, on sait exactement quand la pièce est devant l'outil correspondant.

On pilote alors les deux chaînes simultanément pour atteindre une vitesse nulle, en fonction de la programmation de l'automate associé à ce type de machine et bien connu pour assurer ce genre de pilotage.

L'outil est alors commandé pour assurer l'opération d'usinage sur la pièce dont il a la charge.

La chaîne redémarre pour amener la pièce devant l'outil suivant et s'arrête en face dudit outil.

Le pas doit être choisi pour que l'usinage avec un outil ne perturbe pas les autre usinages. Ainsi, lorsque les usinages sont réalisés sur des pièces parfaitement statiques, sans avance de chaîne, il peut être prévu un usinage en temps masqué avec un travail d'une pièce simultanément à chacun des postes.

On comprend la simplification de la machine puisque le suivi de la pièce par l'outil, avec un cycle carré, est supprimé au profit d'un simple montage à translation avance et retrait.

En ce qui concerne la vitesse d'avance, elle est très grande puisque le pilotage par deux moteurs indépendants est très souple et l'inertie étant faible, les accélérations et les arrêts sont quasi-instantanés, ce qui permet une grande précision de positionnement, qui est dans tous les cas contrôlée par le codeur optique, en boucle fermée.

De façon à conserver la précision recherchée et obtenue, les deux chaînes sont synchronisées en permanence, grâce au codeur optique. Il suffit pour cela de disposer un drapeau sur chacune des chaînes pour servir de référence origine et de fixer un maximum de décalage autorisé entre les origines des deux chaînes.

Ce décalage autorisé se traduit par un décalage angulaire maximum des deux disques, par exemple 30 points. Dès que ce décalage est atteint, la centrale de pilotage arrête alors l'un des moteurs la fraction de temps correspondante en sorte que les chaînes soient synchrones.

Le fait de piloter les chaînes en variation de vitesse permet, outre le fait de supprimer tous les mécanismes à cycle carré de déplacement des outils, de réaliser néanmoins des formes complexes comme des chapeaux de gendarme par exemple.

En effet, il suffit de piloter l'avance de la chaîne de façon coordonnée avec l'avance et le recul de l'outil pour obtenir une forme d'usinage complexe. Ceci revient au pilotage d'une table à mouvements croisés en X et
Y.

La maintenance est considérablement réduite et la fiabilité est augmentée sans nulle doute tout en rendant aisée aussi la programmation des passes d'outillage.

De même, on peut envisager pour certains cas de recourir également à des moyens de déplacement en translation des outils, parallèlement aux chaînes, mais ceci en prévoyant pour chacun des postes un agencement identique au dispositif précédemment décrit, à savoir un moteur avec codeur, une vis de transmission et un pilotage électronique, en sorte de pouvoir réaliser des cycles avec des accélérations et des arrêts quasi-instantanés.

Ceci permet de supprimer tous les dispositifs à vérins et palpeurs.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'usinage, notamment pour le bois, avec deux postes (10,12) en vis à vis comprenant chacun une chaîne (18,20) en boucle fermée, lesdites chaînes étant synchrones et comprenant chacune des maillons (54) articulés du type écaille (56) pour former une surface de réception des pièces à usiner, certaines au moins des écailles portant sur la face intérieure un ergot (58) prévu pour coopérer avec le filet d'une vis (44) de transmission dont l'axe est monté parallèlement à l'axe de la chaîne, un moteur (60,62) d'entraînement de chacune des vis, ainsi que des postes d'usinage disposés le long de chacune des chaînes, caractérisé en ce que les outils (32,34) d'usinage sont montés sur des moyens de déplacement vers les pièces à usiner du type avance et retrait linéaires, et en ce que lesdits moteurs (60,62) d'entraînement des vis sont équipés chacun d'un codeur (64,66) optique relié à une même centrale (72) de pilotage.

2. Dispositif d'usinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque chaîne (18,20) comprend au moins un drapeau et en ce que la centrale (72) de pilotage est programmée avec un seuil de décalage maximal entre les deux chaînes en sorte de conserver une synchronisation optimale.

3. Procédé de pilotage du dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la centrale (72) de pilotage travaille en variation de vitesse, la vitesse étant maximale entre deux postes d'usinage pour devenir nulle lorsque la pièce est en face de l'outil concerné, la chaîne pouvant être considérée comme un axe numérique.

4. Procédé de pilotage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les vitesses d'avance et de retrait linéaires de l'outil et la vitesse commune d'avance des deux chaînes varient de façon différentielle au cours de l'usinage en sorte de permettre un usinage suivant un profil complexe donnée, du type courbe.