FR2694512A1 - Lathe with self-contained separable numerical control console - has fabricated steel base and hollow steel concrete-filled bed-plate supporting headstock with DC driving motor - Google Patents

Lathe with self-contained separable numerical control console - has fabricated steel base and hollow steel concrete-filled bed-plate supporting headstock with DC driving motor Download PDF

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Abstract

The base (3) of sheet steel, folded and welded, retains falling cutting fluid and swarf, and supports a bed-plate. A beam of H-section steel, is plated to enclose two parallelepipedic spaces filled with reinforced concrete. The bedplate carries the headstock (13), with a tool support (9) being axially and transversely mobile using DC positioning motors. Motor drives employ notched belts designed to break if overloaded. The detachable sheet steel hood (V) gives operator access through a sliding panel (8). The separable control console (2), plugged in (18) by a connecting cable (17), holds all power and numerical control equipment on withdrawable racks. USE/ADVANTAGE - Esp. for producing small parts. Compact, adaptable, with interchangeable control console.

Description

TOUR D'USINAGE A COMMANDE NUMÉRIQUE AUTONOME
La présente invention a pour objet un tour d'usinage à commande numérique autonome.MACHINING LATHE WITH SELF-CONTAINED NUMERICAL CONTROL
The present invention relates to a machining lathe with autonomous numerical control.

Il est destiné surtout aux établissements d'enseignement technique, mais peut également trouver des applications dans tous les ateliers mécaniques, particulièrement pour l'usinage de pièces de faibles dimensions. It is intended mainly for technical education establishments, but can also find applications in all mechanical workshops, particularly for the machining of small parts.

Les machines de ce type réalisées à ce jour comportent le plus souvent un bâti extrêmement lourd pour être à même d'assurer une rigidité suffisante à l'ensemble, ledit bâti étant complété par un habillage encombrant destiné à éviter les projections d'huile de coupe ou de copeaux. En outre ces appareils comportent un système de commande numérique non dissociable, inutilisable en cas de panne de la partie mécanique. Machines of this type produced to date most often have an extremely heavy frame to be able to provide sufficient rigidity to the assembly, said frame being completed by a bulky covering intended to avoid splashing of cutting oil. or chips. In addition, these devices include a non-separable digital control system, unusable in the event of a breakdown of the mechanical part.

Enfin, pour pouvoir réaliser des opérations de fraisage ou de perçage, la broche de poupée fixe doit comporter soit une transmission à changement de vitesse, soit un moteur interchangeable, soit un moteur annexe entraînant dans tous les cas des manipulations cause de pertes de temps.Finally, in order to be able to carry out milling or drilling operations, the fixed headstock spindle must include either a gear change transmission, or an interchangeable motor, or an auxiliary motor which in all cases leads to manipulations causing loss of time.

Le dispositif selon la présente invention supprime tous ces inconvénients. En effet, il permet d'obtenir une machine-outil extrêmement compacte, d'un poids raisonnable, capable d'effectuer des opérations de fraisage ou de perçage sans aucune adaptation et dont l'unité de programmation peut être utilisée même en cas de défaillance de la partie mécanique. The device according to the present invention eliminates all these drawbacks. Indeed, it makes it possible to obtain an extremely compact machine tool, of a reasonable weight, capable of carrying out milling or drilling operations without any adaptation and whose programming unit can be used even in the event of failure. of the mechanical part.

Il est constitué par la combinaison d'une unité mécanique et d'une unité électronique de programmation dissociable, mobile et autonome, l'unité mécanique étant elle-même constituée d'un châssis porteur fait d'une feuille d'acier pliée et soudée formant bac de récupération du liquide d'usinage et des copeaux, et supportant d'une part un banc formé d'une poutre métallique remplie de béton armé sur laquelle sont montés une poupée fixe entraînée par un moteur d'axe à courant continu, ainsi que le chariot mobile porte outils et une contre-poupée amovible et, d'autre part un capot supérieur monobloc démontable intégrant une porte coulissante. It is made up of a combination of a mechanical unit and a separable, mobile and autonomous programming electronic unit, the mechanical unit itself being made up of a supporting frame made of a folded and welded sheet of steel. forming a recovery tank for machining liquid and chips, and supporting on the one hand a bench formed by a metal beam filled with reinforced concrete on which are mounted a fixed headstock driven by a DC axis motor, thus that the mobile tool carrier trolley and a removable tailstock and, on the other hand, a removable one-piece top cover incorporating a sliding door.

Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention:
la figure 1 représente l'unité mécanique vue de face et en élévaton,
la figure 2 représente dans les mêmes conditions l'unité électronique de commande,
la figure 3 montre l'unité mécanique vue de coté, selon la flèche A de la figure 1,
la figure 4 représente de face, à une échelle différente, la poutre métallique sans le châssis support ni capot supérieur, mais avec poupée fixe et chariot porte-outils
et la figure 5 est une vue en perspective cavalière de la poutre métallique.In the accompanying drawings, given by way of nonlimiting example of one of the embodiments of the subject of the invention:
FIG. 1 represents the mechanical unit seen from the front and in elevation,
FIG. 2 shows, under the same conditions, the electronic control unit,
FIG. 3 shows the mechanical unit seen from the side, according to arrow A in FIG. 1,
Figure 4 shows from the front, on a different scale, the metal beam without the support frame or top cover, but with fixed headstock and tool carriage
and Figure 5 is a perspective view of the metal beam.

Le dispositif, figures 1 à 3, est constitué d'une unité mécanique 1 d'usinage et d'une unité électronique autonome 2 de commande et de programmation. The device, Figures 1 to 3, consists of a mechanical unit 1 for machining and an autonomous electronic unit 2 for control and programming.

L'unité mécanique 1 se compose de trois éléments distincts non dissociables:
- Un châssis porteur 3 récupérant sur toute sa surface le liquide d'usinage et les copeaux, et sur lequel repose toute la mécanique. Ce châssis est réalisé par formage en "U" et soudage d'une feuille d'acier 4.Mechanical unit 1 is made up of three distinct, non-dissociable elements:
- A supporting frame 3 recovering over its entire surface the machining liquid and the chips, and on which all the mechanics rest. This chassis is produced by "U" forming and welding of a steel sheet 4.

- De la mécanique proprement dite, formant un tout homogène reposant sur une poutre métallique 5, de préférence en "H", remplie de béton armé et rendue solidaire du châssis porteur 3 grâce à deux berceaux réglables 6 transversaux fixés sur les côtés dudit châssis, supprimant de ce fait les contraintes possibles de ce dernier sur le banc, la poutre métallique comportant des plaques latérales 19 et des plaques d'arrêt 20 à chaque extrêmité, de manière à former des compartiments fermés dans lesquels est coulé le béton
- Un capot supérieur 7 monobloc en tôle couvrant l'ensemble et intégrant une porte coulissante 8.- The actual mechanics, forming a homogeneous whole resting on a metal beam 5, preferably in "H", filled with reinforced concrete and made integral with the supporting frame 3 thanks to two adjustable transverse cradles 6 fixed on the sides of said frame, thereby removing the possible constraints of the latter on the bench, the metal beam comprising side plates 19 and stop plates 20 at each end, so as to form closed compartments in which the concrete is poured
- A one-piece sheet metal upper cover 7 covering the whole and incorporating a sliding door 8.

Le chariot mobile 9 est constitué de l'élément porte-outils 10 proprement dit et d'un élément coulissant 11 intermédiaire portant des patins à billes inférieurs coulissant sur des rails solidaires du banc 12 porté par la poutre métallique 5 et des patins à billes supérieurs inversés coulissant sur des rails fixes à la partie inférieure de l'élément porte-outils 10. The mobile carriage 9 consists of the tool-carrying element 10 proper and of a sliding element 11 intermediate carrying lower ball shoes sliding on rails integral with the bench 12 carried by the metal beam 5 and upper ball shoes reversed sliding on fixed rails at the lower part of the tool-carrying element 10.

Les mouvements longitudinaux et transversaux dudit porte-outils sont obtenus grâce à de petits moteurs à courant continu pour la motorisation des axes, inusités dans le domaine de la machine-outil et permettant, de par leur dimensions réduites, une réduction notable de l'encombrement de la machine. Ces moteurs sont relies au systèmes d'entraînement par des courroies crantées utilisées non seulement comme organes de transmission traditionnels, mais servant également de point de rupture en cas de surcharge ou de choc violent. Cette caractéristique est obtenue grâce à un rapport bien déterminé entre le couple moteur et la section desdites courroies crantées.  The longitudinal and transverse movements of said tool holder are obtained by means of small direct current motors for motorizing the axes, unusual in the field of the machine tool and allowing, by their reduced dimensions, a significant reduction in size. of the machine. These motors are connected to the drive systems by toothed belts used not only as traditional transmission components, but also serving as a breaking point in the event of overload or violent impact. This characteristic is obtained thanks to a well-determined ratio between the engine torque and the section of said toothed belts.

L'amplitude de tous les mouvements d'axe est limitée au moyen d'une butée mécanique par sens de déplacement; cette disposition inhabituelle et originale est directement liée à la rupture des courroies crantées en cas de choc violent ne provenant pas du fonctionnement de la machine. The amplitude of all axis movements is limited by means of a mechanical stop per direction of movement; this unusual and original arrangement is directly linked to the failure of the toothed belts in the event of a violent impact not arising from the operation of the machine.

La poupée fixe 13 est située dans un compartiment isolé de la zone d'usinage par une tôle transversale intégrée au capot supérieur 7. Le moteur de broche 14 est un moteur à courant continu de type "moteur d'axe" et est monté sur un flasque réglable qui est luimême fixé directement sur le support de poupée. Ce type de moteur permet non seulement la rotation de la broche 15 en version tournage, mais également l'entraînement à vitesse réduite de celle-ci pour les opérations de fraisage et de perçage. Cette caractéristique permet de supprimer toute motorisation ou transmission annexe habituellement nécessaire pour les opérations de fraisage ou de perçage. The fixed headstock 13 is located in a compartment isolated from the machining area by a transverse plate integrated in the upper cover 7. The spindle motor 14 is a DC motor of the "axis motor" type and is mounted on a adjustable flange which is itself fixed directly on the doll support. This type of motor allows not only the rotation of the spindle 15 in the turning version, but also the low speed drive thereof for milling and drilling operations. This characteristic makes it possible to eliminate any motorization or additional transmission usually necessary for milling or drilling operations.

La contre-poupée (non représentée) coulisse sur une rainure 16 latérale prévue à cet effet sur le banc 12 et est entièrement amovible de manière à ne pas gêner l'usinage en l'air".  The tailstock (not shown) slides on a lateral groove 16 provided for this purpose on the bench 12 and is entirely removable so as not to hinder machining in the air ".

L'unité électronique 2 de commande et de programmation est complétement autonome de la partie mécanique 1 de la machine, ce qui permet son utilisation comme poste de programmation entièrement séparé. La commande numérique proprement dite est monté dans un châssis roulant intégrant toute l'électromécanique et les circuits électriques de puissance de la machine. Ces éléments permettent un remplacement immédiat de toute l'électronique, disposée sur un ou plusieurs racks extractibles, ou de l'électromécanique de la machine, facilitant ainsi l'entretien de cette dernière. L'unité électronique 2 est raccordée à l'unité mécanique 1 par un unique câble multiconducteurs 17 équipé d'un connecteur débrochable 18. The electronic control and programming unit 2 is completely autonomous from the mechanical part 1 of the machine, which allows it to be used as a completely separate programming station. The actual digital control is mounted in a rolling chassis integrating all the electromechanical and electrical power circuits of the machine. These elements allow immediate replacement of all the electronics, arranged on one or more extractable racks, or of the electromechanics of the machine, thus facilitating the maintenance of the latter. The electronic unit 2 is connected to the mechanical unit 1 by a single multicore cable 17 equipped with a withdrawable connector 18.

Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires.  The positioning of the various constituent elements gives the object of the invention a maximum of useful effects which had not, to date, been obtained by similar devices.

Claims (1)

REVENDICATIONS 10. Tour d'usinage à commande numérique autonome, destiné surtout aux établissements d'enseignement technique mais pouvant également trouver des applications dans tous les ateliers mécaniques pour l'usinage de pièces de faibles dimensions, 10. Autonomous numerical control machining lathe, intended mainly for technical education establishments but which can also find applications in all mechanical workshops for the machining of small parts, caractérisé par la combinaison d'une unité mécanique (1) d'usinage et d'une unité électronique (2) de programmation et de commande dissociable, mobile et autonome, utilisable comme poste de programmation entièrement séparé, l'unité mécanique (1) étant elle-même constituée d'un châssis porteur (3) fait d'une feuille d'acier (4) pliée et soudée formant bac de récupération du liquide d'usinage et des copeaux, et supportant d'une part un banc (12) solidaire d'une poutre métallique (5) remplie de béton armé sur laquelle sont montés une poupée fixe (13) entraînée par un moteur à courant continu (14), ainsi que le chariot mobile (9) porte outils et une contrepoupée amovible et, d'autre part un capot supérieur (7) monobloc démontable intégrant une porte coulissante (8). characterized by the combination of a mechanical unit (1) for machining and an electronic unit (2) for separable, mobile and autonomous programming and control, usable as a completely separate programming station, the mechanical unit (1) itself consisting of a supporting frame (3) made of a folded and welded sheet of steel (4) forming a collecting tank for the machining liquid and the chips, and supporting on the one hand a bench (12 ) integral with a metal beam (5) filled with reinforced concrete on which are mounted a fixed headstock (13) driven by a direct current motor (14), as well as the mobile carriage (9) carrying tools and a removable tailstock and , on the other hand a removable top cover (7) integrating a sliding door (8). 20 Dispositif selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que la poutre métallique (5) est rendue solidaire du châssis porteur (3) grâce à deux berceaux réglables (6) transversaux fixés sur les côtés dudit châssis porteur, et qu'elle comporte des plaques latérales (19) ainsi que des plaques d'arrêt (20) à chaque extrêmité de manière à former des compartiments fermes dans lesquels est coulé le béton armé. 20 Device according to claim 1, characterized in that the metal beam (5) is made integral with the supporting frame (3) by two adjustable cradles (6) transverse fixed to the sides of said supporting frame, and that it comprises side plates (19) as well as stop plates (20) at each end so as to form firm compartments in which the reinforced concrete is poured. 30 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le chariot mobile (9) est constitué d'un élément- porte-outils (10) proprement dit et d'un élément coulissant (11) intermédiaire portant des patins à billes inférieurs coulissant sur des rails solidaires du banc (12) porte par la poutre métallique (5) et des patins à billes supérieurs inversés coulissant sur des rails fixés à la partie inférieure de l'élément porte-outils (10). 30 Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the mobile carriage (9) consists of a tool-carrying element (10) proper and an intermediate sliding element (11) carrying lower ball shoes sliding on rails integral with the bench (12) carried by the metal beam (5) and inverted upper ball shoes sliding on rails fixed to the lower part of the tool-carrying element (10). 40 Dispositif selon la revendication 3, se caractérisant par le fait que les mouvements longitudinaux et transversaux de l'élément porte-outils (10) sont obtenus grâce à de petits moteurs à courant continu reliés au systèmes d'entraînement par des courroies crantées dont la section est déterminée en fonction du couple moteur de telle manière que lesdites courroies se rompent en cas de surcharge ou de choc violent, l'amplitude de tous les mouvements d'axe étant par ailleurs limitée au moyen d'une butée mécanique par sens de déplacement apte à provoquer la rupture des courroies crantées en cas de choc violent ne provenant pas du fonctionnement de la machine. 40 Device according to claim 3, characterized in that the longitudinal and transverse movements of the tool holder element (10) are obtained by means of small DC motors connected to the drive systems by toothed belts, the cross-section is determined as a function of the engine torque in such a way that said belts break in the event of overload or of violent impact, the amplitude of all the axis movements being moreover limited by means of a mechanical stopper by direction of movement suitable for causing the failure of the toothed belts in the event of a violent impact not arising from the operation of the machine. 50 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le moteur de broche (14) de la poupée fixe (13) est un moteur à courant continu de type "moteur d'axe" monté sur un flasque réglable fixe directement sur le support de poupée, et permettant l'entraînement à vitesse réduite de ladite broche pour les opérations de fraisage et de perçage. 50 Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the spindle motor (14) of the fixed headstock (13) is a DC motor of the "axis motor" type mounted on an adjustable flange fixed directly to the headstock support, and allowing the said spindle to be driven at low speed for milling and drilling operations. 60. Dispositif selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que la commande numérique proprement dite de l'unité électonique (2) est monté dans un châssis roulant intégrant toute l'électromécanique et les circuits électriques de puissance de la machine, toute l'électronique étant disposée sur un ou plusieurs "racks" extractibles. 60. Device according to claim 1, characterized in that the actual digital control of the electronic unit (2) is mounted in a rolling chassis integrating all the electromechanical and electrical power circuits of the machine, all the 'electronics being arranged on one or more extractable "racks". 70 Dispositif selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que l'unité électronique (2) est raccordée à l'unité mécanique (1) par un unique câble multiconducteurs (17) équipé d'un connecteur debrochable (18).  70 Device according to claim 1, characterized in that the electronic unit (2) is connected to the mechanical unit (1) by a single multiconductor cable (17) equipped with a removable connector (18).
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