FR3064937B1 - Chaine d’instrumentation thermique d’un outillage de coupe tournant a plaquettes. - Google Patents

Chaine d’instrumentation thermique d’un outillage de coupe tournant a plaquettes. Download PDF

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Abstract

L'invention a pour objet une fraiseuse équipée de moyens de transmission de signal (19, 21) d'un capteur 1 sur l'outil, alimentés par des moyens de transmission sans fil d'énergie électrique. La fraiseuse comprend un outil 3 monté sur un porte-outil 5, lui-même monté sur une broche tournante 17. Des zones de contact électrique (9, 13a, 1 3b) assurent la transmission du signal entre les circuits filaires (7, 11, 15). Le signal est donc transmis aux moyens d'émission de signal sans fil 19, également installés dans la broche 17 et alimentés par transmission d'énergie sans fil. Ces moyens 19 comprennent un émetteur envoyant une onde électromagnétique vers des moyens de réception 21 situés dans le support 23 de la fraiseuse. Ces moyens 21 sont liés à une interface externe 25 à travers une liaison 26.

Description

CHAINE D’INSTRUMENTATION THERMIQUE D’UN OUTILLAGE DE COUPE TOURNANT A PLAQUETTES
DOMAINE TECHNIQUE L’invention a trait au domaine de la gestion des paramètres d’usinage sur une fraiseuse, et plus particulièrement à la mesure et la transmission de données d’usinage.
TECHNIQUE ANTERIEURE
Afin d’optimiser et de fiabiliser la gestion des paramètres d’usinage, des données physiques doivent être collectées, idéalement au cours de l’usinage.
Sur les machines à outil de coupe fixe, les informations sont soit issues du variateur de puissance de la broche, soit collectées sur l’arête de coupe de l’outillage, à travers la température de l’arête de coupe par exemple.
En ce qui concerne les machines à outil de coupe tournant (une fraiseuse par exemple), le seul moyen de récupérer de telles données est d’obtenir l’information de la puissance absorbée au cours de l’usinage à travers le variateur de puissance de la broche. Cependant, dans ce type de système, la fiabilité des données dépend de la stabilité de la trajectoire de la broche et de la technologie du variateur de broche. Ce manque de fiabilité est problématique dans un contexte où les conditions de coupe en usinage grande vitesse nécessitent une fidélité accrue des mesures.
La possibilité de recueillir des données fidèles aux conditions d’usinage permettrait d’assurer un asservissement adaptatif des vitesses de coupe et anticiper le remplacement de l’outil par un outil similaire.
Le document de brevet publié US 2016/0097687 A1 divulgue une méthode et un dispositif de mesure de température d’un outil de coupe creux (ex. une fraise) monté sur une broche porte-outil, à l’aide d’une sonde de température installée au niveau de l’alésage de l’outil. Le résultat des mesures est récupéré par un composant électronique installé dans la broche. La broche porte-outil comprend également une unité de transmission sans fil des données récupérées par le composant électronique vers une unité extérieure.
Ce dispositif est intéressant mais présente certaines limitations, puisque la température récupérée par la sonde correspond à celle de l’outil de coupe et non pas de la surface de coupe de la plaquette.
Le document de brevet publié US 2008/0105094 A1 décrit une méthode de contrôle de procédé d’usinage, mettant en œuvre un contrôleur de machine-outil, un outil de coupe et des capteurs de contrainte et de température. Ces capteurs équipent les surfaces coupantes de l’outil de coupe. Les données récupérées par les capteurs sont ensuite transmises à une interface externe. Cependant, la transmission sans fil de ces données vers une interface externe n’est pas détaillée. De plus, l’alimentation en énergie du dispositif de transmission, via des collecteurs à bague rotatifs par exemple, nécessite un aménagement risquant d’encombrer la broche tournante et susceptible de poser des problèmes de fiabilité. L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de simplifier l’alimentation en énergie du dispositif de transmission de données, et d’améliorer la fiabilité de la mesure et la transmission des données des paramètres d’usinage.
RESUME DE L’INVENTION L’invention a pour objet une fraiseuse comprenant un support, une broche montée tournante sur le support, apte à recevoir un porte-outil, des moyens de transmission de signal d’un capteur sur l’outil vers le support.
Le support peut avantageusement être une tête porte-broche, ou tout autre élément ayant une fonction de support sur le bâti de la fraiseuse.
Les moyens de transmission de signal comprennent des moyens de transmission sans fil d’énergie électrique du support vers la broche ; et des moyens d’émission de signal sans fil, logés dans la broche et alimentés électriquement par les moyens de transmission sans fil d’énergie électrique.
Selon un mode avantageux de l’invention, les moyens de transmission sans fil d’énergie électrique comprennent un émetteur de champ magnétique sur le support et un récepteur dudit champ sur la broche.
Selon un mode avantageux de l’invention, les moyens de transmission sans fil d’énergie électrique comprennent, en outre, un dispositif d’alimentation en tension des moyens d’émission de signal sans fil, ledit dispositif étant relié électriquement au récepteur de champ magnétique.
Selon un mode avantageux de l’invention, les moyens d’émission de signal sans fil sont reliés électriquement à des contacts électriques dans un alésage conique de la broche destiné à recevoir le porte-outil.
Selon un mode avantageux de l’invention, les contacts électriques dans l'alésage conique de la broche sont configurés pour transmettre le signal du capteur sur l’outil.
Selon un mode avantageux de l’invention, la fraiseuse comprend le porte-outil, ledit porte-outil comprenant un cône apte à coopérer avec l’alésage conique de la broche et comprenant des contacts électriques aptes à coopérer avec les contacts électriques sur ledit alésage.
Selon un mode avantageux de l’invention, le porte-outil comprend, à une extrémité frontale destinée à recevoir un ou plusieurs outils de coupe, un connecteur relié électriquement aux contacts électriques sur le cône et configuré pour transmettre le signal du capteur sur l’outil.
Selon un mode avantageux de l’invention, les moyens d’émission de signal sans fil sont configurés pour émettre un signal sans fil proportionnel à un signal reçu de manière filaire du capteur sur l’outil.
Selon un mode avantageux de l’invention, les moyens d’émission de signal sans fil comprennent un émetteur de radio fréquence.
Selon un mode avantageux de l’invention, la fraiseuse comprend, en outre, des moyens de réception du signal sans fil, lesdits moyens étant sur le support.
Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce que l’émetteur installé dans la broche tournante peut être alimenté grâce à une transmission sans fil de l’énergie et ne nécessite pas d’encombrer la broche tournante d’un équipement supplémentaire. De plus, de telles mesures autorisent une mesure et une transmission des paramètres d’usinage pendant le fonctionnement de la fraiseuse, les procédés d’alimentation en énergie des moyens d’émission sans fil de signal et la transmission de signal pouvant être exécutés simultanément.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 représente un schéma de principe d’une telle fraiseuse ; - La figure 2 est une vue de l’outil de fraisage équipé de la sonde de température ; - La figure 3 représente le dispositif de transmission sans fil d’énergie électrique ainsi que les moyens de transmission de signal
DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION DE L’INVENTION
La figure 1 représente un schéma de principe d’une fraiseuse équipée de moyens de transmission de données de paramètres de coupe. Dans un mode de réalisation de l’invention, le capteur 1 est un capteur de température, installé sur un outil coupant 3 de type fraise. L’outil 3 est monté sur un porte-outil 5, qui est un cône d’attachement permettant de monter un outil sur la machine-outil. Le circuit filaire 7, implanté dans l’outil 3, relie le capteur 1 à un connecteur 9. Le circuit filaire 11, implanté dans le porte-outil 5, relie le connecteur 9 à des contacts électriques 13b. Enfin, un circuit filaire 15, implanté dans la broche tournante 17, transmet le signal depuis les contacts électriques 13a vers des moyens d’émission de signal sans fil 19, comprenant un émetteur. Cet émetteur est installé dans la broche tournante 17 et envoie un signal radiofréquence vers des moyens de réception du signal sans fil 21, comprenant un récepteur installé dans le support de la machine-outil 23. Le récepteur est relié à une interface externe 25 qui récupère les données d’usinage à travers un circuit filaire 26.
La figure 2 est une vue du capteur 1 monté sur une dent de l’outil 3, de façon à être en contact direct avec la plaquette de coupe, non représentée sur la figure 2. Le connecteur 9 est également représenté sur la zone de fixation de l’outil 3 sur le porte-outil.
La figure 3 représente les moyens de transmission sans fil d’énergie électrique qui alimentent l’émetteur radiofréquence. Ces moyens de transmission sans fil d’énergie électrique comprennent un émetteur de champ magnétique 27, pouvant être une bobine alimentée en courant alternatif par un convertisseur 29 à partir de la tension imposée aux bornes de celui-ci par une alimentation externe 34. L’émetteur de champ magnétique 27 est installé dans le support 23 de la machine-outil. Le récepteur de champ magnétique 30 est une bobine installée dans la broche 17, disposée de façon à produire un courant alternatif par induction sous l’effet du champ magnétique alternatif provenant de l’émetteur 27.
Un convertisseur 31 est monté à la sortie du récepteur de champ magnétique 30, et est apte à imposer une tension aux bornes du boîtier d’alimentation 33 de l’émetteur 19 à travers la liaison 32. Le boîtier d’alimentation 33 fournit l’émetteur radiofréquence en énergie à travers la liaison 34. Le récepteur de champ magnétique 30, le convertisseur 31, l’émetteur radiofréquence et son boîtier d’alimentation 33 sont installés dans la broche 17. Le circuit filaire 15 est également représenté sur la figure 3, reliant l’émetteur radiofréquence aux contacts électriques 13a.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Fraiseuse comprenant : - un support (23); - une broche (17) montée tournante sur le support, apte à recevoir un porte-outil (5); - des moyens de transmission de signal d’un capteur (1) sur l’outil (3) vers le support (23); caractérisée en ce que les moyens de transmission de signal comprennent : - des moyens de transmission sans fil d’énergie électrique (27, 29, 30, 31) du support (23) vers la broche (17) ; et - des moyens d’émission de signal sans fil (19), logés dans la broche (17) et alimentés électriquement par les moyens de transmission sans fil d’énergie électrique (27, 29, 30,31).
  2. 2. Fraiseuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de transmission sans fil d’énergie électrique (27, 29, 30, 31) comprennent un émetteur de champ magnétique (27) sur le support et un récepteur dudit champ (30) sur la broche.
  3. 3. Fraiseuse selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de transmission sans fil d’énergie électrique (27, 29, 30, 31) comprennent, en outre, un dispositif d’alimentation en tension (31) des moyens d’émission de signal sans fil (19), ledit dispositif (31) étant relié électriquement au récepteur de champ magnétique (30).
  4. 4. Fraiseuse selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens d’émission de signal sans fil (19) sont reliés électriquement à des contacts électriques (13a) dans un alésage conique de la broche destiné à recevoir le porte-outil (5).
  5. 5. Fraiseuse selon la revendication 4, caractérisée en ce que les contacts électriques (13a, 13b) dans l’alésage conique de la broche sont configurés pour transmettre le signal du capteur (1) sur l’outil (3).
  6. 6. Fraiseuse selon l’une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que ladite fraiseuse comprend le porte-outil (5), ledit porte-outil comprenant un cône apte à coopérer avec l’alésage conique de la broche et comprenant des contacts électriques (13b) aptes à coopérer avec les contacts électriques (13a) sur ledit alésage.
  7. 7. Fraiseuse selon la revendication 6, caractérisée en ce que le porte-outil (5) comprend, à une extrémité frontale destinée à recevoir un ou plusieurs outils de coupe, un connecteur (9) relié électriquement aux contacts électriques (13b) sur le cône et configuré pour transmettre le signal du capteur (1) sur l’outil (3).
  8. 8. Fraiseuse selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens d’émission de signal sans fil (19) sont configurés pour émettre un signal sans fil proportionnel à un signal reçu de manière filaire du capteur (1) sur l’outil (3).
  9. 9. Fraiseuse selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les moyens d’émission de signal sans fil (19) comprennent un émetteur de radio fréquence.
  10. 10. Fraiseuse selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que ladite fraiseuse comprend, en outre, des moyens de réception du signal sans fil (21), lesdits moyens étant sur le support (23).
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