FR3022023A3 - Indicateur de position perfectionne - Google Patents
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Abstract
Indicateur de position des mouvements d'organes ou d'éléments d'une machine-outil, du type comprenant un corps (1) de compteur, enfermé supérieurement et latéralement dans un carter (2) et inférieurement par un socle, ledit corps (1) comportant une couronne centrale (3) pour le logement d'un arbre, un écran d'affichage de la position (4), un circuit imprimé électronique auquel est connecté un anneau magnétique disposé sur ledit arbre et associé à une paire de capteurs de lecture du mouvement dudit anneau, un compartiment (10) de logement d'une batterie d'alimentation dudit circuit imprimé électronique et un châssis de protection des éléments internes audit corps (1), sur le sommet duquel est maintenue une douille à base renversée, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'étanchéité totale contre la poussière et contre l'immersion temporaire dans l'eau.
Description
La présente invention concerne un indicateur de position, en particulier un indicateur de position numérique doté de moyens destinés à garantir à la fois l'imperméabilité aux poussières et à l'eau ainsi que la transmission de données à un système à distance. Les indicateurs de positions sont connus depuis longtemps, ce sont des dispositifs destinés à détecter le déplacement instantané d'un élément, ou organe, d'une machine-outil industrielle durant son réglage. Ce type de dispositif est normalement associé à un arbre d'actionnement de l'élément de machine et rend visible un nombre - et pour cette raison est appelé également compteur - qui indique la position atteinte par l'élément de machine en fonction des tours et des fractions de tours dudit arbre.
De cette manière, en agissant sur différents arbres de commande, l'opérateur est en mesure de prédisposer (régler) dans la position correcte, au moyen du réglage approprié des différents éléments constitutifs de la machine pour l'usinage qu'elle doit exécuter.
L'arbre d'actionnement de ce type de dispositif est habituellement enclenché dans un siège formant couronne correspondant, tournant librement dans le support de l'indicateur de position et associée à une transmission de mouvement de manière à transmettre le mouvement à des moyens de mesure et de visualisation du déplacement survenu. Généralement, ce type de dispositif peut être basé sur une mesure de type mécanique ou de type numérique. Dans le cas d'indicateurs de niveau numériques, il est nécessaire de prévoir une alimentation électrique et, par conséquent, 30 de mettre en oeuvre les normes de sécurité pour garantir la protection des opérateurs et de la machine. Dans ce but, les organismes normalisateurs, comme le Comité Electrotechnique Italien (CEI), ont défini une classification pour indiquer de manière synthétique le niveau de protection d'un appareillage électrique contre le contact accidentel ou intentionnel avec un corps humain ou avec des objets, et la protection contre le contact avec l'eau, indiquée dans le jargon comme Classification IP. Les producteurs de machines électriques et électroniques sont continuellement à la recherche de dispositifs qui peuvent répondre aux exigences contraignantes des degrés les plus élevés de la classification IP, en perfectionnant ainsi leurs propres dispositifs avec des moyens spécifiques. En particulier, toutefois, la demanderesse a pu constater que les indicateurs de position de l'art antérieur ne sont pas en mesure de répondre simultanément à la protection totale contre la poussière et à la protection contre l'immersion temporaire, propriétés indiquées dans la classification de la dénomination IP67. Il est cependant compréhensible que ces propriétés présentent une importance stratégique fondamentale pour des types particuliers d'usinages, pour lesquels il est nécessaire de travailler simultanément avec des quantités considérables de poussières et en présence de substances liquides (en référence à un certain type de systèmes de coupe dont la mesure précise est un élément fondamental). Un but de la présente invention est donc de réaliser un indicateur de position numérique en mesure d'obtenir la protection totale contre la poussière et la protection contre l'immersion temporaire.
Ce but est atteint grâce à un indicateur de position des mouvements d'organes ou d'éléments d'une machine-outil, du type comprenant un corps de compteur, enfermé supérieurement et latéralement dans un carter et inférieurement par un socle, ledit corps comportant une couronne centrale pour le logement d'un arbre, un écran d'affichage de la position, un circuit imprimé électronique auquel est connecté un anneau magnétique disposé sur l'arbre et associé à une paire de capteurs de lecture du mouvement dudit anneau, un compartiment de logement d'une batterie d'alimentation dudit circuit imprimé électronique et un châssis de protection des éléments internes audit corps, sur le sommet duquel est maintenue une douille à base renversée, comprenant des moyens d'étanchéité totale contre la poussière et contre l'immersion temporaire dans l'eau. Il a été constaté en outre la nécessité d'obtenir en temps réel, et à distance, les données relatives à la position relative d'un ou plusieurs indicateur(s) de position relié(s) à un unique centre de contrôle, de manière à obtenir un contrôle précis et fiable par un unique opérateur du travail effectué par plusieurs machines simultanément. En outre, dès lors qu'une même machine présente plusieurs fonctions, et par conséquent plusieurs indicateurs montés, il arrive assez souvent que les différents indicateurs présentent une position initiale différente. Il arrive également que certains paramètres de l'indicateur soient différents, l'instrument associé à l'indicateur variant en fonction des usinages. Par conséquent, un autre but de la présente invention est de proposer également un système qui puisse disposer en temps réel des divers paramétrages de fonctionnement, en exploitant une mémoire dédiée éventuellement à distance, des indicateurs qui sont rappelés quand le type d'usinage est choisi, et en les transmettant ensuite aux indicateurs de position. Cet autre but est atteint grâce à un indicateur de position comprenant également des moyens pour la 5 communication par radiofréquence avec un dispositif de contrôle à distance. Les revendications dépendantes jointes concernent certaines propriétés additionnelles avantageuses. La présente invention est maintenant décrite en 10 référence aux dessins annexés, sur lesquels : la Figure 1 est une vue en perspective de dessus de l'indicateur de position selon la présente invention ; la Figure 2 est une vue en plan de dessus de l'indicateur de position selon la présente invention ; 15 la Figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de l'indicateur de position de la figure 2 ; la Figure 4 est la vue du système d'installation de la batterie de fonctionnement de l'indicateur de position selon la présente invention ; 20 la Figure 5 est la vue du détail de la zone d'engagement entre le carter et le couvercle en correspondance du compartiment de logement de la batterie ; et la Figure 6 est la vue du détail relatif à la zone 25 d'engagement entourant le groupe de boutons de l'indicateur de position selon la présente invention. L'indicateur de position selon la présente invention est constitué par un corps 1 de compteur, enfermé dans un carter 2, qui prévoit une couronne centrale 3 pour le 30 logement d'un arbre, un écran d'affichage 4 de la position et un couvercle 5 du compartiment de logement d'une batterie d'alimentation 6.
Le corps de l'indicateur 1 et le carter 2 correspondant reposent sur un socle 7 percé en correspondance de la couronne centrale 3 et d'un axe 8 d'engagement avec la surface sur laquelle le corps 1 est fixé. A l'intérieur dudit corps 1 se trouvent deux chambres, respectivement avant et arrière par rapport à la couronne centrale 3 de logement de l'arbre, maintenues en connexion entre elles latéralement par rapport à la couronne 3 au moyen d'un circuit imprimé électronique 9. Dans la chambre arrière, à l'intérieur d'un compartiment 10, est logée la batterie 6 d'alimentation du circuit imprimé électronique 9 et de l'écran 4. En connexion avec ledit circuit imprimé 9 est connecté un anneau magnétique 11 prévu sur ledit arbre de rotation et associé à une paire de capteurs de lecture du mouvement de l'anneau 11 et de transmission audit circuit imprimé 9 du comptage des tours effectués. Pour la protection des éléments internes, et en particulier des composants électriques et électroniques, un châssis 12 fait saillie du socle 7, profilé de manière à garantir la protection mécanique complète du dispositif. En correspondance de son sommet est disposée une douille à base renversée 13, engagée avec celui-ci au moyen d'éléments à déclic appropriés.
Pour éviter que des fonctionnements défectueux se produisent en cas de contact avec la poussière ou avec l'eau, un joint torique 14 d'étanchéité est disposé entre ladite douille 13 et le carter 2 de fermeture du dispositif, pour entourer la douille 3. Le profil du carter 2 est adapté pour loger avec précision ledit joint torique 14. De manière similaire, aux mêmes fins, il a été prévu qu'une paire de joints toriques 15a, 15b soit insérée à l'extrémité opposée, c'est-à-dire en correspondance de la zone de contact entre la douille 3 et le socle 7, lesquels sont maintenus en position par un support 16 annulaire à double T. L'ensemble joints-support est maintenu en position latéralement par le profil du châssis 12 et supérieurement par le boîtier de l'anneau magnétique. Etant donnée la nécessité de limiter le risque de pénétrations indésirables par suintement, il a été prévu également d'augmenter l'étanchéité des zones pour 10 lesquelles une fenêtre sur le carter 2 est nécessaire. Il s'est donc avéré nécessaire de modifier les caractéristiques morphologiques du couvercle de fermeture du compartiment de la batterie et de la zone frontale, où sont prévues les fenêtres pour l'écran 4 et pour le groupe 15 de boutons 17 de réglage et d'actionnement du dispositif. Ainsi, en correspondance de l'ouverture du compartiment de la batterie, comme illustré sur la Figure 4, il a été prévu un engagement en contre-dépouille 18 entre le carter 2 et le couvercle 5 ; la zone de contact est 20 protégée en outre par un joint d'étanchéité 19, qui est maintenu compressé par deux vis 20a, 20b. En outre, en correspondance de la surface frontale, où sont logés l'écran 4 et le groupe de boutons, d'autres moyens sont prévus. En particulier, une feuille 25 transparente 21 à surimpression de protection de la fenêtre et de l'écran 4 sous-jacent est prévue en correspondance de l'écran 4. Comme cela est visible sur les Figures 3 et 6, la feuille transparente 21 présente le long de son bord une paire de languettes 21a, 21b périphériques d'enclenchement 30 dans une rainure complémentaire prévue sur le cadre de la fenêtre.
En outre, comme illustré sur la Figure 6, il est prévu que la connexion étanche entre le carter 2 et le châssis 12 s'effectue en deux points, au moyen d'une jonction de soudure en 22 et d'un joint d'étanchéité 23 logé entre une 5 rainure 24 du châssis 12, contre laquelle vient s'engager une protubérance 25 faisant saillie à partir de l'extrémité de fond dudit carter 2. Bien qu'il soit théoriquement suffisant de prévoir la seule jonction de soudure en 22, une plus grande sécurité est obtenue de cette manière. La 10 jonction de soudure, à la fermeture, pousse ladite protubérance 25 contre le joint 23, en garantissant ainsi l'étanchéité complète, ou plus précisément une double étanchéité. Afin de garantir la communication avec un dispositif 15 de contrôle à distance, il est prévu en outre d'installer un module 26 émetteur-récepteur par radiofréquence, alimenté par la batterie 6. La batterie 6 garantit au module 26 et à l'opérateur une durée de vie ininterrompue du dispositif et de la connexion correspondante avec le 20 maître allant de un à cinq ans. Enfin, dès lors qu'il est prévu la soudure par ultrasons de tous les éléments de jonction, il s'est avéré nécessaire de dimensionner l'électronique de sorte qu'elle puisse résister aux vibrations qu'implique ce type de 25 soudure. Il est bien compréhensible que les principales criticités de l'indicateur de position décrit ci-dessus résident dans le montage et dans le système de communication adopté par le module 26.
30 Pour résoudre la première problématique, il est nécessaire d'utiliser une extrême précision et précaution pour avoir la certitude d'une structure stable et parfaitement étanche. En ce qui concerne la deuxième problématique, par contre, le module 26 est maintenu de manière appropriée en liaison radio avec un élément de gestion des différentes connexions radio, habituellement logé sur un dispositif hôte, tel qu'un PC industriel, PLC, dispositif de contrôle dédié, etc. Alors que la connexion entre l'élément de gestion des connexions radio et le module 26 s'effectue au moyen de la communication « maître-esclave » conventionnelle, pour la communication entre le maître et le dispositif hôte, il est prévu une interface série RS232/RS422/RS485. Comme cela se comprend, il a été obtenu un indicateur de position qui peut être disposé dans n'importe quel point de la machine sur laquelle il doit être monté, sans nécessité de câbles, lignes électriques et autres éléments de connexion et de jonction. Dans le fonctionnement, avec l'indicateur de position allumé, le module « esclave » 26 transmet les informations d'intérêt spécifique, c'est-à-dire les cotes mesurées instant par instant, le mode de fonctionnement et les informations de diagnostic, au « maître ». Les données sont recueillies dans des registres dédiés et sont à la disposition de l'opérateur sur l'élément hôte à n'importe quel moment. L'arbre auquel est associé l'indicateur de position individuel est ainsi disposé manuellement dans le point correct par l'opérateur et, seulement quand tous les arbres sont bien en place, l'opérateur démarre l'usinage. La certitude que la machine ne démarre pas avec un ou plusieurs arbre(s) en position erronée est ainsi obtenue : de cette manière, la garantie d'une moindre quantité de rebuts et d'une plus grande sécurité est obtenue. L'élément hôte peut également écrire de nouveau les données aux éléments « esclaves » à travers le dispositif maître : généralement, une cote de position cible ou une déviation spécifique est transmise, mais il peut s'agir de n'importe quelle information définie de l'application. De par la nature du dispositif, et pour son fonctionnement normal, le nombre d'indicateurs de position 10 « esclave » qui se connectent à un unique dispositif « maître » peut varier de 1 à 256 opérationnels simultanément. Pour permettre une communication correcte, le réseau d'indicateurs de position qui adresse les données à une 15 unique machine opère sur le canal de fréquence spécifique, qui peut être programmé sur les éléments maître et esclave. Habituellement, le canal est associé au numéro de série de la machine, de manière à avoir la certitude que le réseau n'interfère pas avec les réseaux des machines disposées aux 20 alentours. Normalement, la communication utilise des intervalles de fréquence ISM libres pour dispositifs SRD. L'échange d'informations entre Maître et Esclave est exclusivement numérique et sécurisé. De cette manière, il 25 est certain que la transmission de fausses données est impossible. Une quelconque interférence possible provenant d'une source externe ou de lignes électriques est soumise à un filtrage et exclue. Les buts fixés ont été ainsi atteints : tout d'abord, 30 il a été réalisé un dispositif compact, solide et en mesure de garantir l'étanchéité parfaite contre la poussière et contre l'immersion temporaire dans l'eau, grâce à l'isolation avisée des zones à risque de pénétration de liquides et poussières et à la prédisposition attentive de composants capables de résister aux problématiques contraignantes de construction. En particulier, il a été obtenu un indicateur de position qui est en mesure de répondre à toutes les propriétés pour lesquelles il peut être classé comme IP67. De manière secondaire, il a été obtenu un indicateur de position qui est en mesure de transmettre et recevoir des informations dans un réseau de télécommunication, et en particulier dans une connexion avec un dispositif « maître » associé à un dispositif hôte. Il est facilement compris que la description a été effectuée en référence à une variante particulière et à une 15 utilisation spécifique du dispositif selon la présente invention. Il est cependant entendu que la protection de l'invention décrite ci-dessus ne doit pas être considérée comme limitée à la variante particulière illustrée, mais 20 s'étend à toute autre variante de construction, techniquement équivalente.
Claims (13)
- REVENDICATIONS1. Indicateur de position des mouvements d'organes ou d'éléments d'une machine-outil, du type comprenant un corps (1) de compteur, enfermé supérieurement et latéralement dans un carter (2) et inférieurement par un socle (7), ledit corps (1) comportant une couronne centrale (3) pour le logement d'un arbre, un écran d'affichage (4) de la position, un circuit imprimé électronique (9) auquel est connecté un anneau magnétique (11) disposé sur ledit arbre et associé à une paire de capteurs de lecture du mouvement dudit anneau (11), un compartiment (10) de logement d'une batterie (6) d'alimentation dudit circuit imprimé électronique (9) et un châssis (12) de protection des éléments internes audit corps (1), sur le sommet duquel est maintenue une douille (13) à base renversée, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'étanchéité totale contre la poussière et contre l'immersion temporaire dans l'eau.
- 2. Indicateur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens (26) pour la communication par radiofréquence avec un dispositif 20 de contrôle à distance.
- 3. Indicateur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité à l'eau et à la poussière en correspondance de la sortie supérieure de ladite douille (3) sont constitués par un joint torique 25 (14) d'étanchéité entre ladite douille (13) et ledit carter (2) de fermeture.
- 4. Indicateur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité à l'eau et à la poussière en correspondance de la sortie inférieure 30 de ladite douille (3) sont constitués par une paire dejoints toriques (15a, 15b) maintenus en position par un support (16) annulaire à double T, qui reposent sur le socle (7).
- 5. Indicateur de position selon la revendication 1, 5 caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité à l'eau et à la poussière en correspondance de la fenêtre sur ledit carter (2) d'accès audit compartiment (10) pour ladite batterie (6) comportent un engagement en contre-dépouille (18) entre ledit carter (2) et le couvercle (5) dudit 10 compartiment (10) et un joint d'étanchéité, qui est maintenu compressé par une paire de vis (19a, 19b).
- 6. Indicateur de position selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité à l'eau et à la poussière en correspondance de la fenêtre sur ledit 15 carter (2) d'accès audit écran (4) et à un groupe de boutons (17) de réglage et d'actionnement du dispositif sont constitués par une feuille transparente (20) à surimpression de protection de la fenêtre et de l'écran (4) sous-jacent, ladite feuille transparente (20) présentant le 20 long de son bord une paire de languettes (21a, 21b) périphériques d'enclenchement dans une rainure complémentaire prévue sur le cadre de ladite fenêtre dudit carter (2).
- 7. Indicateur de position selon la revendication 1, 25 caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité à l'eau et à la poussière en correspondance de la fenêtre sur ledit groupe de boutons (17) sont constitués par une jonction par soudure en (22) et par un joint d'étanchéité (23) disposé dans une rainure (24) dudit châssis (12), ledit joint (23) 30 étant maintenu en position stable au moyen de l'engagement d'une protubérance (25) faisant saillie à partir de l'extrémité de fond dudit carter (2).
- 8. Indicateur de position selon la revendication 2, caractérisé en ce que des moyens (26) pour la communication par radiofréquence sont constitués par un module (26) émetteur-récepteur alimenté par ladite batterie (6).
- 9. Indicateur de position selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit dispositif de contrôle à distance est logé sur un dispositif hôte et est adapté pour (26) émetteurs- gérer simultanément jusqu'à 256 modules récepteurs.
- 10. Indicateur de caractérisé en ce que position selon la revendication 8, la communication entre ledit module (26) et ledit dispositif de contrôle à distance s'effectue sur des intervalles de fréquence ISM libres pour dispositifs SRD.
- 11. Indicateur de position selon la revendication 10, caractérisé en ce que la communication entre ledit module (26) et ledit dispositif de contrôle à distance est exclusivement numérique.
- 12. Indicateur de position selon la revendication 11, 20 caractérisé en ce qu'il comporte également des moyens de filtrage adaptés pour exclure des données d'interférence provenant de sources externes.
- 13. Indicateur de position selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est 25 classé IP67 dans la classification IP.
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