FR3117391A1 - Système d’usinage comportant un porte-outil apte à intégrer des capteurs et/ou des actionneurs en repère tournant - Google Patents

Système d’usinage comportant un porte-outil apte à intégrer des capteurs et/ou des actionneurs en repère tournant Download PDF

Info

Publication number
FR3117391A1
FR3117391A1 FR2012959A FR2012959A FR3117391A1 FR 3117391 A1 FR3117391 A1 FR 3117391A1 FR 2012959 A FR2012959 A FR 2012959A FR 2012959 A FR2012959 A FR 2012959A FR 3117391 A1 FR3117391 A1 FR 3117391A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
tool holder
data
power
control
electrospindle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2012959A
Other languages
English (en)
Inventor
Ugo Masciantonio
George Moraru
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre Technique des Industries Mecaniques CETIM
Ecole National Superieure dArts et Metiers ENSAM
Original Assignee
Centre Technique des Industries Mecaniques CETIM
Ecole National Superieure dArts et Metiers ENSAM
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre Technique des Industries Mecaniques CETIM, Ecole National Superieure dArts et Metiers ENSAM filed Critical Centre Technique des Industries Mecaniques CETIM
Priority to FR2012959A priority Critical patent/FR3117391A1/fr
Priority to PCT/FR2021/052273 priority patent/WO2022123186A1/fr
Priority to EP21851968.4A priority patent/EP4259368A1/fr
Publication of FR3117391A1 publication Critical patent/FR3117391A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/12—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using record carriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2260/00—Details of constructional elements
    • B23B2260/108—Piezoelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B47/00—Constructional features of components specially designed for boring or drilling machines; Accessories therefor
    • B23B47/34—Arrangements for removing chips out of the holes made; Chip- breaking arrangements attached to the tool
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36371—Barcode reader
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45129—Boring, drilling
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49302—Part, workpiece, code, tool identification

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Abstract

L’invention concerne un système d’usinage comprenant une électrobroche (10) sur laquelle peuvent être montés des porte-outils (PO1,PO2,PO3) pouvant contenir plusieurs types d’actionneur et/ou de capteur, et un organe d’acquisition de donnée et de contrôle permettant de réaliser l’acquisition de données provenant des capteurs par au moins un circuit de conditionnement de signal (Acq_1 - Acq_4) et le pilotage des actionneurs par au moins un circuit d’électronique de puissance (EP_1, EP_2), ledit système étant caractérisé en ce qu’il comprend une matrice de commutation (40) et un module de contrôle (31) adapté à recevoir une information d’identification unique du porte-outil monté sur l’électrobroche et à configurer une disposition de commutation de la matrice permettant de relier de manière sélective des voies de puissance et de données respectives du circuit d’électronique de puissance et du circuit de conditionnement au porte-outil identifié Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1

Description

Système d’usinage comportant un porte-outil apte à intégrer des capteurs et/ou des actionneurs en repère tournant
L’invention concerne le domaine des machines-outils, en particulier les machines-outils à commande numérique. Elle concerne plus particulièrement un système d’usinage comprenant une broche ou une électrobroche apte à être alimentée et pilotée par intermédiaire d’au moins un circuit d’électronique de puissance, au moins un porte-outil apte à être monté à une extrémité de ladite électrobroche, le porte-outil étant agencé pour recevoir un outil d’usinage et étant adapté pour intégrer au moins un actionneur et/ou au moins un capteur, et un organe d’acquisition de donnée et de contrôle adapté pour réaliser l’acquisition de données provenant dudit au moins un capteur et le pilotage dudit au moins un actionneur.
Les processus d’usinage, tels que, à titre d’exemple, le perçage ou le fraisage, sont largement utilisés pour obtenir des pièces de forme complexe. Dans le contexte industriel, on cherche constamment à augmenter la productivité, la précision et la qualité des surfaces des pièces usinées. Par exemple, la méthode de perçage vibratoire s’inscrit dans la poursuite de ces objectifs, en ce qu’elle permet de fractionner les copeaux et ainsi faciliter leur évacuation. A cet égard, pouvoir modifier l’amplitude et/ou la fréquence des oscillations axiales en temps réel, afin d’adapter le processus de perçage aux conditions réelles de fonctionnement de la machine, nécessite d’avoir recours à des méthodes qui impliquent l’utilisation de capteurs et d’actionneurs. Ces méthodes dites actives, utilisées pour régler les caractéristiques dynamiques de l’usinage en fonction d’une réponse du système, sont donc mises en œuvre à travers d’un système mécatronique intégré à la chaîne d’usinage (capteur, contrôleur, actionneur).
Ces méthodes de pilotage de processus d’usinage peuvent également être employées dans le cas du fraisage, où les vibrations peuvent entraîner une diminution de la durée de vie des outils de coupe et/ou de la machine, en plus de la dégradation de la qualité des surfaces générées. Aussi, des systèmes ont été développés pour répondre au besoin de détecter et combattre ces vibrations, à l’aide de capteurs et actionneurs intégrés dans un porte-outil spécialement conçu à cet effet, afin de satisfaire aux exigences industrielles précitées.
Cependant, on s’est rendu compte que le pilotage de processus d’usinage, pour s’avérer totalement efficace, nécessite de placer les capteurs et les actionneurs aussi près que possible du processus de coupe. D’où l’idée de placer des actionneurs et des capteurs en repère tournant au plus près de la zone de coupe en les intégrant au sein de porte-outils spéciaux, dits porte-outils mécatroniques. Du fait du placement des capteurs et des actionneurs en repère tournant, on prévoit des moyens de transmission de données et de puissance spéciaux, respectivement pour l’acquisition des données capteurs et pour l’alimentation et le pilotage des actionneurs, qui peuvent être réalisés par un collecteur tournant à une ou plusieurs voies.
Cette solution de porte-outils mécatroniques peut avantageusement se décliner en plusieurs gammes de porte-outils, adaptées aux objectifs et aux tâches particulières que l’on peut se proposer de mettre en œuvre, tels que le perçage vibratoire, la surveillance d’usure, le contrôle actif de vibrations, etc.
Toutefois, lors du changement d’un tel porte-outil, se pose le problème du pilotage des actionneurs intégrés et de l’acquisition des données des capteurs intégrés, ces éléments pouvant remplir des fonctionnalités très différentes d’un porte-outil à l’autre. Aussi, les moyens de transmission de données et de puissance de la machine, respectivement pour l’acquisition des données capteurs et pour l’alimentation et le pilotage des actionneurs embarqués, doivent être configurés de manière à s’adapter à la configuration interne propre à chaque porte-outil mécatronique suivant les fonctionnalités pour lesquelles il a été conçu.
Dans ce contexte, il existe un besoin pour pouvoir réaliser une telle configuration de manière optimisée et automatisée, tout en assurant la possibilité de connecter un nombre important de technologies de capteurs et d’actionneurs, qui pourrait même évoluer dans le temps.
A cette fin, l’invention concerne un système d’usinage comprenant une électrobroche apte à être alimentée et pilotée par intermédiaire d’au moins un circuit d’électronique de puissance, au moins un porte-outil apte à être monté à une extrémité de ladite électrobroche, le porte-outil étant agencé pour recevoir un outil d’usinage et étant adapté pour intégrer au moins un actionneur et/ou au moins un capteur, et un organe d’acquisition de donnée et de contrôle adapté pour réaliser l’acquisition de données provenant dudit au moins un capteur par au moins un circuit de conditionnement de signal et le pilotage dudit au moins un actionneur par ledit au moins un circuit d’électronique de puissance, au travers d’une connectique dudit porte-outil apte à coopérer avec une connectique complémentaire de moyens de transmission de données et de puissance reliés audit au moins un circuit de conditionnement et audit au moins un circuit d’électronique de puissance, ledit système étant caractérisé en ce qu’il comprend une matrice de commutation comportant une pluralité de sorties reliées à des voies d’entrée respectives des moyens de transmission de données et de puissance, et une pluralité d’entrées reliées à des voies de puissance et de données respectives dudit au moins un circuit d’électronique de puissance et dudit au moins un circuit de conditionnement, ledit système comprenant un module de contrôle adapté à recevoir une information d’identification unique dudit porte-outil monté sur l’électrobroche et à configurer une disposition de commutation de la matrice permettant de coupler de manière sélective lesdites voies de puissance et de données auxdites voies d’entrée pour adapter les moyens de transmission de données et de puissance à la connectique du porte-outil identifié.
Avantageusement, une partie desdites voies d’entrée est affectée au pilotage de l’actionneur et une autre partie est affectée à l’acquisition des données de capteur.
Avantageusement, ledit porte-outil comprend des moyens d’identification sous forme d’une étiquette électronique stockant ladite information d’identification unique, apte à être lue à distance par un lecteur associé audit organe d’acquisition de donnée et de contrôle.
Avantageusement, ledit organe d’acquisition de donnée et de contrôle comprend une mémoire stockant une pluralité de services logiciels associés à une pluralité respective de porte-outils aptes à être montés sur ladite électrobroche.
Avantageusement, ledit organe d’acquisition de donnée et de contrôle est adapté à sélectionner le service logiciel associé au porte-outil identifié en fonction de l’information d’identification unique, et est adapté à charger ledit service logiciel sélectionné dans ledit module de contrôle, l’exécution dudit service logiciel dans ledit module de contrôle permettant de contrôler l’acquisition des données provenant dudit au moins un capteur et le pilotage dudit au moins un actionneur selon la disposition de commutation configurée.
Avantageusement, lesdits moyens de transmission de données et de puissance comportent un collecteur tournant comprenant une bague conductrice sur laquelle s’appuient des balais établissant les connexions avec lesdites voies d’entrée, ledit collecteur tournant connectant ledit au moins un capteur et ledit au moins un actionneur à l’aide de connexions électriques et transmettant les signaux reçus auxdites voies d’entrée.
Avantageusement, le module de contrôle est adapté à piloter le débrayage du ou des balais correspondant aux voies d’entrée non utilisées selon ladite disposition de commutation configurée.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
est un schéma synoptique du système d’usinage selon un mode de réalisation de l’invention.
La illustre schématiquement un système d’usinage selon un mode de réalisation de l’invention, destiné à permettre d’assurer un pilotage actif de l’usinage, à savoir du perçage vibratoire selon l’exemple de la , avec un porte outil mécatronique PO1 prévu pour ce type d’opération, destiné à être monté sur l’arbre d’une électrobroche 10 du système de porte-outil, à l’aide par exemple d’une interface mécanique standard, modifiée afin d’assurer les connexions électriques nécessaires. Le porte-outil PO1 porte un outil d’usinage, ici un outil de perçage 11, destiné à être entraîné en rotation autour de l’axe Z de l’ensemble arbre de l’électrobroche-porte-outil PO1. Le porte-outil PO1 intègre un actionneur piézoélectrique (non représenté), logé dans le porte-outil PO1, de façon à autoriser la transmission d’un mouvement d’oscillations axiales à l’outil suivant l’axe Z. Typiquement, lors de l’avance de l’outil de perçage selon l’axe Z au cours de l’usinage, ces oscillations axiales permettent de faire varier l’épaisseur des copeaux, permettant de ce fait leur fragmentation et leur évacuation. Le porte-outil PO1, destiné à l’opération de perçage vibratoire, est ainsi capable de procurer une action d’oscillations axiales de l’outil d’usinage grâce à l’actionneur piézoélectrique intégré. Le porte-outil PO1 est conçu pour intégrer également des capteurs (non représentés), à savoir, selon l’exemple, un capteur de force, destiné à mesurer la force dans la direction axiale Z et un thermocouple.
Le système de porte-outil de l’invention est destiné à recevoir une pluralité de porte-outils mécatroniques tels que le porte-outil PO1, en l’occurrence trois selon l’exemple de la . Aussi, un deuxième porte outil mécatronique PO2, dit de surveillance, est destiné à un simple perçage, non vibratoire, et intègre uniquement des capteurs pour la surveillance de l’opération d’usinage. Selon cet exemple, ce deuxième porte-outil de surveillance PO2 intègre d’une part, un capteur d’effort, destiné à mesurer les efforts sur l’outil au plus près de la zone d’usinage, préférentiellement dans les deux directions radiales X, Y et dans la direction axiale Z, et, d’autre part, un thermocouple.
Un autre porte-outil PO3 de surveillance peut également être prévu pour être monté sur l’électrobroche 10. Ce porte-outil PO3 est plus précisément destiné à caractériser des perturbations pouvant se produire pendant l’opération de perçage, ici des vibrations subies par l’outil préférentiellement dans les deux directions radiales et dans la direction axiale.
De façon générale, l’invention peut s’appliquer pour tout porte-outil mécatronique intégrant des capteurs pour caractériser des perturbations ou surveiller des phénomènes lors de l’opération d’usinage et des actionneurs afin d’appliquer une force, par exemple de correction, sur la structure.
Les portes-outils PO1, PO2, PO3 sont chacun destinés à être montés sur la tête de l’électrobroche 10 par l’intermédiaire d’une interface normalisée, par exemple une interface de type HSK, adaptée pour permettre la transmission de données et de puissance au travers d’une connectique du porte-outil, spécifique à chaque porte-outil, pour l’acquisition des données du ou des capteurs intégrés au porte-outil et l’alimentation et le pilotage du ou des actionneurs intégrés au porte-outil. Ainsi, chaque porte-outil PO1, PO2, PO3 est pourvu d’une connectique spécifique I2 apte à coopérer avec une connectique complémentaire I1 reliée à des moyens de transmission de données et de puissance 20 solidaires de l’électrobroche 10.
Ainsi, selon l’exemple, la connectique du porte-outil PO1 comporte une voie de puissance, constituée par deux ports de puissance (port positif et port négatif) pour l’actionneur, conçus pour se raccorder à un circuit d’électronique de puissance du système pour recevoir les signaux de puissance, une voie constituée de deux ports (port positif et port négatif) pour le capteur de force, conçus pour se raccorder à un premier circuit de conditionnement de signal du système pour transmettre les signaux de mesure du capteur et une voie constituée de deux ports (port positif et port négatif) pour le thermocouple, conçus pour se raccorder à un deuxième circuit de conditionnement de signal du système pour transmettre les signaux de mesure du thermocouple.
La connectique du porte-outil PO2 comporte trois voies constituées de six ports pour le capteur d’effort, conçus pour se raccorder à un premier circuit de conditionnement de signal du système pour transmettre les signaux de mesure du capteur, respectivement suivant les trois axes, et une voie constituée de deux ports pour le thermocouple, conçus pour se raccorder à un deuxième circuit de conditionnement de signal du système pour transmettre les signaux de mesure du thermocouple.
La connectique du porte-outil PO3 comporte quant à elle trois voies constituées de six ports pour le capteur de vibration, conçus pour se raccorder à un circuit de conditionnement de signal du système pour transmettre les signaux de mesure du capteur, respectivement suivant les trois axes.
Aussi, la connectique complémentaire des moyens de transmission de données et de puissance 20 de l’électrobroche 10 doit pouvoir s’adapter à la connectique spécifique de chaque porte-outil mécatronique destiné à être monté sur l’électrobroche.
Du fait du placement des capteurs et des actionneurs en repère tournant, les moyens de transmission de données et de puissance 20, respectivement pour l’acquisition des données capteurs et pour l’alimentation et le pilotage des actionneurs, peuvent être réalisés par un collecteur tournant. Le collecteur tournant comprend une ou plusieurs bagues conductrices sur laquelle s’appuient des balais établissant les connexions avec des ports d’entrée du collecteur tournant.
Aussi, la transmission de donnée et de puissance entre d’une part, les circuits de conditionnement et d’électronique de puissance du système et le porte-outil monté sur l’électrobroche, est effectuée au travers du collecteur tournant. Ce dernier doit pouvoir transmettre les signaux adéquats depuis et vers les différents ports du porte-outil en fonction de la configuration de la connectique du porte-outil.
Pour ce faire, chaque porte-outil est préférentiellement pourvu d’une étiquette électronique ou d’un tag RFID ou de tout autre dispositif de ce type stockant une information d’identification unique du porte-outil, et qui peut être lu à distance par un lecteur approprié associé par exemple à la commande numérique 30 du système ou, en variante, avec un contrôleur dédié communiquant avec les commande numérique. Ainsi, lorsque le tag RFID du porte-outil se trouve dans le rayon d’action du lecteur, le tag est activé et fournit l’information d’identification unique stockée. Cette information d’identification unique du porte-outil peut ainsi être obtenue aisément via le lecteur associé à la commande numérique 30 du système, lors du changement de porte-outil. Cette information d’identification unique du porte-outil permet de fournir la configuration de la connectique du porte-outil, dès lors que la configuration associée à ce porte-outil a été préalablement renseignée dans une base de données constituée à cet effet.
Le mode de réalisation décrit en référence à la concerne un mode de réalisation où la commande numérique du système d’usinage est prévue pour réaliser l’acquisition des données provenant des capteurs et le pilotage des actionneurs intégrés au porte-outil. Cependant, ces actions ne sont pas nécessairement dévolues à la commande numérique. Ainsi, de façon plus générale et sans sortir du cadre de la présente invention, l’acquisition des données provenant des capteurs et le pilotage des actionneurs intégrés au porte-outil sont réalisés par un organe d’acquisition de donnée et de contrôle, cet organe d’acquisition de donnée et de contrôle pouvant être directement la commande numérique ou un contrôleur dédié indépendant, communiquant avec la commande numérique.
Selon le mode de réalisation de la , la commande numérique 30 coopère avec un module de contrôle 31 des circuits de conditionnement et d’électronique de puissance du système. Selon l’exemple de la , le système comprend deux circuits d’électronique de puissance, respectivement un premier circuit EP_1, comprenant trois voies de sortie de puissance destinées à piloter les actionneurs intégrés aux porte-outils mécatroniques (dans cet exemple des moteurs à courant continu sans balais) et un second circuit EP_2, comprenant deux voies de sortie de puissance également destinées à piloter les actionneurs intégrés aux porte-outils mécatroniques (dans cet exemple, un actionneur piézoélectrique haute tension). Le système comprend également selon l’exemple quatre circuits de conditionnement de signal, Acq_1 à Acq_4, comprenant chacun deux voies de données pour acquérir les données des capteurs intégrés aux porte-outils mécatroniques. Le nombre de voies de puissance et de données va dépendre des types d’actionneurs et de capteurs susceptibles d’être intégrés dans les porte-outils mécatroniques destinés à être utilisés dans le système. Préférentiellement, un des ports du collecteur tournant pourra être réservé à assurer la constitution d’une masse commune (potentiel zéro). Le module de contrôle 31, qui pilote ces circuits, n’est préférentiellement pas intégré à la commande numérique 30 du système, mais doit communiquer avec la commande numérique 30. Aussi, le module de contrôle 31 est par exemple relié à la commande numérique par l’intermédiaire d’un bus de terrain.
En fonction du porte-outil monté sur l’électrobroche, le pilotage de l’actionneur intégré et l’acquisition des données des capteurs intégrés nécessitent de relier, au travers du collecteur tournant, la connectique spécifique des ports du porte-outil aux voies de puissance et de données appropriées à cette connectique, des circuits d’électronique de puissance et de conditionnement.
Pour ce faire, les voies de puissance et de données des circuits d’électronique de puissance EP_1 et EP_2 et de conditionnement Acq_1 à Acq_4 sont reliées aux voies d’entrée du collecteur tournant 20 par l’intermédiaire d’une matrice de commutation 40. La matrice de commutation 40 comporte une pluralité de sorties, s1 à s12 selon l’exemple, reliées aux voies d’entrée respectives du collecteur tournant 20, et une pluralité d’entrées, e1 à e13 selon l’exemple, reliées aux voies de puissance et de données respectives des circuits d’électronique de puissance EP_1 et EP_2 et de conditionnement Acq_1 à Acq_4.
Le nombre de sorties de la matrice de commutation 40 est ainsi imposé par l’électrobroche et plus précisément par le nombre de voies d’entrée du collecteur tournant 20 de l’électrobroche 10, égal à 12 selon l’exemple de la . Comme indiqué plus haut, le nombre d’entrées de la matrice dépend quant à lui du type d’actionneurs et de capteurs dans les porte-outils mécatroniques utilisés.
La matrice de commutation est avantageusement évolutive. Aussi, on doit pouvoir rajouter des lignes d’entrée/sortie en fonction des besoins et si un nouveau type d’actionneur ou de capteur devra être intégré.
La matrice de commutation 40 est préférentiellement associée à un module auxiliaire de commande 50, qui est piloté par le module de contrôle 31, pour coupler de manière sélective les voies de puissance et de données aux voies d’entrée du collecteur tournant pour configurer une disposition de commutation de la matrice permettant d’adapter le collecteur tournant à la connectique du porte-outil monté sur l’électrobroche.
La matrice de commutation 40 est composée d’une pluralité de cellules de commutation {Cij}i=1...m, j=1...n, m=13 et n=12 dans l’exemple de la , formées chacune d’un interrupteur, par exemple un transistor fonctionnant en mode de commutation. Ainsi, en configurant une disposition de commutation des cellules de commutation de la matrice, on peut sélectivement relier les entrées ei de la pluralité d’entrée de la matrice aux sorties sj de la pluralité de sortie de la matrice et partant, relier sélectivement les voies de puissance et de données des circuits d’électronique de puissance et de conditionnement aux voies d’entrée du collecteur tournant. La disposition de commutation de la matrice va être configurée en fonction de l’information d’identification unique du porte-outil qui a été obtenue lors d’un changement de porte-outil.
Ainsi, à la réception de l’information d’identification unique du porte-outil lors du changement de porte-outil, la commande numérique du système communique cette information au module de contrôle 31, lequel va piloter le module de commande 50 de la matrice de commutation 40 pour configurer la disposition de commutation souhaitée des cellules de commutation, correspondant à la connectique spécifique du porte-outil. Le pilotage du module de commande de la matrice de commutation peut être assuré soit par un bus numérique de communication, soit en utilisant un nombre de lignes d’entrées/sorties dédiées, égal au nombre de cellules de la matrice. De cette manière, le module de contrôle 31 fait commuter les cellules de commutation de la matrice en accord avec l’information d’identification unique du porte-outil obtenu lors du changement de porte-outil.
A titre d’exemple, une configuration possible de la matrice de commutation pour le porte-outil PO1 consiste à commander à l’état fermé les cellules de commutation C4,1, C5,2, C6,5, C7,6, C12,11,et C13,12 et à commander à l’état ouvert toutes les autres cellules. Ainsi, selon cette disposition de commutation de la matrice, les deux voies d’entrée du collecteur tournant 20 correspondant aux sorties s1 et s2 de la matrice, prévues pour alimenter les ports de puissance du porte-outil PO1, sont reliées à travers les cellules de commutation C4,1, C5,2 à l’état fermé aux deux voies de sortie de puissance du circuit d’électronique de puissance EP_2 reliées aux entrées e4 et e5 de la matrice. Également, les deux voies d’entrée du collecteur tournant 20 correspondant aux sorties s5 et s6 de la matrice, prévues pour être reliées aux ports d’acquisition de données du capteur de force du porte-outil PO1, sont reliées à travers les cellules de commutation C6,5, C7,6 à l’état fermé aux deux voies de données du circuit de conditionnement Acq_1 reliées aux entrées e6 et e7 de la matrice. Enfin, les deux voies d’entrée du collecteur tournant 20 correspondant aux sorties s11 et s12 de la matrice, prévues pour être reliées aux ports d’acquisition de données du thermocouple du porte-outil PO1, sont reliées à travers les cellules de commutation C12,11,et C13,12 à l’état fermé aux deux voies de données du circuit de conditionnement Acq_4 reliées aux entrées e12 et e13 de la matrice. La illustre cette disposition de commutation de la matrice configurée pour le porte-outil PO1. Il est supposé ici que la conception de ce porte-outil PO1, à travers son interface I2, place les bornes de l’actionneur intégré en contact avec les bornes d’entrée du collecteur tournant reliées aux sorties s1 et s2 de la matrice de commutation, les bornes correspondant au capteur de force intégré en contact avec les bornes d’entrée du collecteur tournant reliées aux sorties s5 et s6 de la matrice de commutation et les bornes correspondant au capteur de température intégré en contact avec les bornes d’entrée du collecteur tournant reliées aux sorties s11 et s12 de la matrice de commutation.
Avantageusement, une partie des voies d’entrée du collecteur tournant 20 est privilégiée pour piloter l’actionneur, tandis qu’une autre partie est privilégiée pour la communication avec les capteurs. Ainsi, une première partie des voies d’entrée du collecteur tournant 20 est affectée à la transmission des signaux de puissance pour le pilotage de l’actionneur intégré au porte-outil et une seconde partie est quant à elle affectée à l’acquisition des données de capteur. Selon l’exemple, les voies d’entrée reliées aux sorties s1 et s2 sont celles privilégiées pour piloter l’actionneur piézoélectrique intégré au porte-outil.
Selon un mode de réalisation particulier, le nombre de voies affectées aux capteurs intégrés au porte-outil peut être réduit par multiplexage des voies côté porte-outil, puis démultiplexage dans le module de contrôle. Ainsi, par exemple, on peut transmettre toutes les données issues des capteurs embarqués sur une seule voie physique plutôt que plusieurs voies.
Dans la mesure où le collecteur tournant est doté de la capacité à débrayer piste par piste, le module de contrôle 31 est en outre adapté à piloter le soulèvement des balais du collecteur tournant correspondant aux voies d’entrée non utilisées dans la disposition de commutation configurée. En l’occurrence, pour le porte-outil PO1, il s’agit des voies d’entrée reliées aux lignes de sortie s3, s4, s7, s8, s9 et s10 de la matrice de commutation. Autrement dit, ici, on a seulement 6 pistes sur 12 utilisées. On peut donc soulever les balais de ces pistes non utilisées. Cette disposition est particulièrement avantageuse pour augmenter la durée de vie des balais du collecteur tournant. Selon un mode de réalisation particulier, dans un cas où on utilise un porte-outil classique monté sur l’électrobroche, n’intégrant ni capteurs, ni actionneurs, ou bien encore si le porte-outil mécatronique monté sur l’électrobroche n’utilise pas la fonction mécatronique, le module de contrôle 31 pourra commander le débrayage de toutes les pistes du collecteur tournant pour préserver la durée de vie des balais.
Toujours à titre d’exemple, une configuration possible de la matrice de commutation pour le porte-outil PO2 consiste à commander à l’état fermé les cellules de commutation C6,1, C7,2, C6,5,C8,3, C9,4, C10,5, C11,6, C12,6et C13,8et à commander à l’état ouvert toutes les autres cellules.
Enfin, une configuration possible de la matrice de commutation pour le porte-outil PO3 consiste à commander à l’état fermé les cellules de commutation C6,1, C7,2, C6,5,C8,3, C9,4, C10,5, C11,6, et à commander à l’état ouvert toutes les autres cellules.
Ainsi, lors d’un changement de porte-outil, la commande numérique du système identifie le porte-outil actif grâce à l’information d’identification unique stockée par exemple dans le tag RFID équipant tous les porte-outils. Cette information est communiquée au module de contrôle 31 qui va piloter, via le module de commande 40 de la matrice de commutation, la commutation des cellules de commutation correspondantes, selon les principes exposés ci-dessus.
Également, la commande numérique est adaptée à sélectionner le service logiciel associé au porte-outil actif identifié en fonction de l’information d’identification unique et va commander de charger le service logiciel associé au porte-outil actif dans le module de contrôle. La commande numérique comprend ainsi une mémoire stockant une pluralité de services logiciels associés à une pluralité respective de porte-outils aptes à être montés sur ladite électrobroche. L’exécution du service logiciel dans le module de contrôle va alors permettre d’implémenter les fonctionnalités pour lesquelles le porte-outil a été conçu et en particulier, va permettre de contrôler l’acquisition des données provenant du ou des capteurs et le pilotage de l’actionneur selon la disposition de commutation configurée.
Le système présente ainsi l’avantage d’une grande souplesse, puisqu’un nouveau porte-outil mécatronique peut être introduit dans le système simplement en chargeant un nouveau programme dans la commande numérique ou le contrôleur dédié. De surcroît, le système pourra s’adapter à la connectique spécifique requise pour le porte-outil grâce à la matrice de commutation, commandée en fonction de l’information d’identification unique du porte-outil, dont la disposition de commutation va permettre de relier de manière sélective les voies de puissance et de données respectives des circuits d’électronique de puissance et de conditionnement au porte-outil identifié.

Claims (7)

  1. Système d’usinage comprenant une électrobroche (10) apte à être alimentée et pilotée par intermédiaire d’au moins un circuit d’électronique de puissance, au moins un porte-outil (PO1, PO2, PO3) apte à être monté à une extrémité de ladite électrobroche, le porte-outil étant agencé pour recevoir un outil d’usinage et étant adapté pour intégrer au moins un actionneur et/ou au moins un capteur, et un organe d’acquisition de donnée et de contrôle adapté pour réaliser l’acquisition de données provenant dudit au moins un capteur par au moins un circuit de conditionnement de signal (Acq_1 - Acq_4) et le pilotage dudit au moins un actionneur par ledit au moins un circuit d’électronique de puissance (EP_1, EP_2), au travers d’une connectique (I2) dudit porte-outil apte à coopérer avec une connectique complémentaire (I1) de moyens de transmission de données et de puissance (20) reliés audit au moins un circuit de conditionnement et audit au moins un circuit d’électronique de puissance, ledit système étant caractérisé en ce qu’il comprend une matrice de commutation (40) comportant une pluralité de sorties (s1-s12) reliées à des voies d’entrée respectives des moyens de transmission de données et de puissance (20), et une pluralité d’entrées (e1-e13) reliées à des voies de puissance et de données respectives dudit au moins un circuit d’électronique de puissance (EP_1, EP_2) et dudit au moins un circuit de conditionnement (Acq_1-Acq_4), ledit système comprenant un module de contrôle (31) adapté à recevoir une information d’identification unique dudit porte-outil monté sur l’électrobroche et à configurer une disposition de commutation de la matrice (40) permettant de coupler de manière sélective lesdites voies de puissance et de données auxdites voies d’entrée pour adapter les moyens de transmission de données et de puissance à la connectique du porte-outil identifié.
  2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’une partie desdites voies d’entrée est affectée au pilotage de l’actionneur et une autre partie est affectée à l’acquisition des données de capteur.
  3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit porte-outil comprend des moyens d’identification sous forme d’une étiquette électronique stockant ladite information d’identification unique, apte à être lue à distance par un lecteur associé audit organe d’acquisition de donnée et de contrôle.
  4. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe d’acquisition de donnée et de contrôle comprend une mémoire stockant une pluralité de services logiciels associés à une pluralité respective de porte-outils aptes à être montés sur ladite électrobroche.
  5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit organe d’acquisition de donnée et de contrôle est adapté à sélectionner le service logiciel associé au porte-outil identifié en fonction de l’information d’identification unique, et est adapté à charger ledit service logiciel sélectionné dans ledit module de contrôle, l’exécution dudit service logiciel dans ledit module de contrôle permettant de contrôler l’acquisition des données provenant dudit au moins un capteur et le pilotage dudit au moins un actionneur selon la disposition de commutation configurée.
  6. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission de données et de puissance comportent un collecteur tournant comprenant une bague conductrice sur laquelle s’appuient des balais établissant les connexions avec lesdites voies d’entrée, ledit collecteur tournant connectant ledit au moins un capteur et ledit au moins un actionneur à l’aide de connexions électriques et transmettant les signaux reçus auxdites voies d’entrée.
  7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le module de contrôle (31) est adapté à piloter le débrayage du ou des balais correspondant aux voies d’entrée non utilisées selon ladite disposition de commutation configurée.
FR2012959A 2020-12-10 2020-12-10 Système d’usinage comportant un porte-outil apte à intégrer des capteurs et/ou des actionneurs en repère tournant Pending FR3117391A1 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2012959A FR3117391A1 (fr) 2020-12-10 2020-12-10 Système d’usinage comportant un porte-outil apte à intégrer des capteurs et/ou des actionneurs en repère tournant
PCT/FR2021/052273 WO2022123186A1 (fr) 2020-12-10 2021-12-10 Système d'usinage comportant un porte-outil apte à intégrer des capteurs et/ou des actionneurs en repère tournant
EP21851968.4A EP4259368A1 (fr) 2020-12-10 2021-12-10 Système d'usinage comportant un porte-outil apte à intégrer des capteurs et/ou des actionneurs en repère tournant

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2012959A FR3117391A1 (fr) 2020-12-10 2020-12-10 Système d’usinage comportant un porte-outil apte à intégrer des capteurs et/ou des actionneurs en repère tournant
FR2012959 2020-12-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3117391A1 true FR3117391A1 (fr) 2022-06-17

Family

ID=74592186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2012959A Pending FR3117391A1 (fr) 2020-12-10 2020-12-10 Système d’usinage comportant un porte-outil apte à intégrer des capteurs et/ou des actionneurs en repère tournant

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4259368A1 (fr)
FR (1) FR3117391A1 (fr)
WO (1) WO2022123186A1 (fr)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05154732A (ja) * 1991-11-30 1993-06-22 Nippei Toyama Mechatronics:Kk 工具交換機構を備えた加工装置
JP2003025176A (ja) * 2001-07-11 2003-01-29 Incs Inc 工具管理システム
DE202006002269U1 (de) * 2006-02-14 2007-03-29 Pokolm, Franz-Josef Werkzeugaufnahme, Werkzeughalter o.dgl. für CNC-gesteuerte Bearbeitungsmaschinen
WO2020002368A1 (fr) * 2018-06-28 2020-01-02 Robert Bosch Gmbh Outil électrique et connexion de données d'accessoire d'outil

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05154732A (ja) * 1991-11-30 1993-06-22 Nippei Toyama Mechatronics:Kk 工具交換機構を備えた加工装置
JP2003025176A (ja) * 2001-07-11 2003-01-29 Incs Inc 工具管理システム
DE202006002269U1 (de) * 2006-02-14 2007-03-29 Pokolm, Franz-Josef Werkzeugaufnahme, Werkzeughalter o.dgl. für CNC-gesteuerte Bearbeitungsmaschinen
WO2020002368A1 (fr) * 2018-06-28 2020-01-02 Robert Bosch Gmbh Outil électrique et connexion de données d'accessoire d'outil

Also Published As

Publication number Publication date
EP4259368A1 (fr) 2023-10-18
WO2022123186A1 (fr) 2022-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1851008B1 (fr) Outillage comprenant au moins un organe rotatif et des moyens de mesure de frequences vibratoires dudit organe en vue de determiner son etat d'usure, unite de controle et procede correspondants
US10890900B2 (en) Client device for data acquisition and pre-processing of process-related mass data from at least one CNC machine or industrial robot
FR2894172A1 (fr) Outillage de vissage a tete d'angle, incluant un capteur de couple monte sur l'arbre de sortie, et module de transmission correspondant.
EP0318354B1 (fr) Dispositif de transmission d'informations pour véhicule automobile et procédé de mise en oeuvre d'un tel dispositif
FR3117391A1 (fr) Système d’usinage comportant un porte-outil apte à intégrer des capteurs et/ou des actionneurs en repère tournant
FR2765751A1 (fr) Procede de capture/poursuite de satellite et appareil capable de reduire les charges de fonctionnemt d'une station terrestre
EP1590713B1 (fr) Robot multi-axes equipe d'un systeme de commande
FR2706152A1 (fr) Dispositif de pilotage automatique pour aérodynes.
FR3070886A1 (fr) Appareil et procede pour minimiser l'allongement de trous perces
EP1917514A1 (fr) Procédé et montage d'alimentation électrique d'un composant actif autonome
WO2018189691A1 (fr) Broche d'usinage
EP1248167A2 (fr) Dispositifs portables pour différentes interfaces de commande
EP3376823B1 (fr) Dispositif de communication
FR3140496A1 (fr) Dispositif de gestion de moteur et système de démarrage et de protection de moteur comprenant un tel dispositif de gestion de moteur
EP3417572B1 (fr) Réseau de communication
EP3835889A1 (fr) Dispositif automatique de remontage de montre a mouvement rotatif
EP1974456B1 (fr) Dispositif de pilotage d'une machine tournante polyphasee
EP2751624A1 (fr) Systeme de supervision embarque d'une machine a partir d'un terminal portable
EP3451361A1 (fr) Dispositif de commutation électrique et procédés de configuration et de diagnostic associés
WO2024074798A2 (fr) Systeme de travail de piece comprenant une machine-outil, et procede de travail correspondant
FR2992122A1 (fr) Dispositif de conversion securise de commandes numeriques en signaux analogiques de puissance pour aeronef
FR2894505A1 (fr) Ensemble d'outillage comprenant au moins un outil et un bloc de controle de l outil, relies par une liaison cablee assurant le transfert d'alimentation et de donnees
EP1231563A1 (fr) Alimentation asservie pour liaison serie, de type maitre esclave
EP3531138B1 (fr) Procédé d'échange de données dans un équipement électronique, équipement électronique, véhicule ferroviaire et installation ferroviaire associés
EP3352318B1 (fr) Architecture de communication de puissance pour un aéronef

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20220617

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4