FR2884161A1 - MACHINE-TOOL ARCHITECTURE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une machine-outil d'usinage (M) du type de celle comprenant au moins un module d'usinage (100) mettant en oeuvre au moins un outil (0), et au moins un module support (200) accueillant au moins une pièce à usiner (P), remarquable en ce qu'elle adopte un bâti (B) dans lequel les éléments de support et de guidage (110) du module d'usinage (100) et les éléments de support et de guidage (210) du module support (200) se répartissent respectivement sur les surfaces extérieures de deux faces concourantes (310 et 320) d'un parallélépipède (300) théorique quelconque.Applications : machines-outils.The invention relates to a machine tool (M) of the type comprising at least one machining module (100) employing at least one tool (0), and at least one supporting module (200) accommodating at least one workpiece (P), notable in that it adopts a frame (B) in which the support and guide elements (110) of the machining module (100) and the support and guide elements (210) of the support module (200) are distributed respectively on the outer surfaces of two concurrent faces (310 and 320) of a theoretical parallelepiped (300) .Applications: machine tools.
Description
ARCHITECTURE DE MACHINE-OUTILMACHINE-TOOL ARCHITECTURE
DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine de l'usinage et notamment à l'architecture des machines-outils permettant de répartir de façon optimisée les contraintes dues aux opérations d'usinage. FIELD OF APPLICATION OF THE INVENTION The present invention relates to the field of machining and in particular to the architecture of machine tools for optimally distributing the stresses due to machining operations.
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEURDESCRIPTION OF THE PRIOR ART
Il est classique dans l'art antérieur de retrouver des machines-outils adoptant une structure ouverte en "L" composée d'une table verticale de déplacement selon un ou plusieurs axes transversaux horizontaux d'un module d'usinage disposée perpendiculairement à un plan horizontal de support et/ou de déplacement d'une pièce à usiner. It is conventional in the prior art to find machine tools adopting an open structure in "L" composed of a vertical table of displacement along one or more horizontal transverse axes of a machining module arranged perpendicularly to a horizontal plane. supporting and / or moving a workpiece.
Cette structure ouverte dite en "L" voit les efforts et contraintes notamment d'usinage se répartir de façon à tendre à ouvrir l'angle formé par ledit "L" et à rassembler le maximum de contraintes dans la zone de liaison entre les deux plans ce qui tend à fatiguer et à déformer la structure de la machine-outil. This open structure called "L" sees the efforts and constraints including machining to be distributed so as to tend to open the angle formed by the "L" and to gather the maximum constraints in the connection zone between the two planes which tends to tire and distort the structure of the machine tool.
Cette déformation est notamment due au fait que le module d'usinage est susceptible d'assurer un mouvement d'usinage perpendiculaire aux plans de mise en mouvement qui le porte. This deformation is in particular due to the fact that the machining module is capable of ensuring a machining movement perpendicular to the moving planes that carries it.
DESCRIPTION DE L'INVENTIONDESCRIPTION OF THE INVENTION
Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches visant à répartir de façon différente les contraintes dues au fonctionnement d'une machine-outil d'usinage pour éviter les phénomènes de déformation et de fatigue. Based on this state of affairs, the Applicant has conducted research to distribute in a different way the constraints due to the operation of a machine tool to avoid machining deformation and fatigue.
Un autre objectif de l'invention est de fournir une architecture simplifiée de machine-outil afin d'en diminuer le coût de fabrication et d'exploitation. Another object of the invention is to provide a simplified machine tool architecture in order to reduce the cost of manufacture and operation.
Selon la caractéristique principale de l'invention, la machine-outil d'usinage du type de celle comprenant au moins un module d'usinage mettant en uvre au moins un - 2 outil, et au moins un module support accueillant au moins une pièce à usiner, est remarquable en ce qu'elle adopte un bâti dans lequel les éléments de support et de guidage du module d'usinage et les éléments de support et de guidage du module support se répartissent respectivement sur les surfaces extérieures de deux faces concourantes d'un parallélépipède théorique quelconque. According to the main characteristic of the invention, the machining machine tool of the type comprising at least one machining module implementing at least one tool, and at least one support module accommodating at least one workpiece. machining, is remarkable in that it adopts a frame in which the support and guide elements of the machining module and the support and guide elements of the support module are distributed respectively on the outer surfaces of two concurrent faces d ' any theoretical parallelepiped.
Cette structure en coin formée par deux faces qui se coupent permet de répartir les efforts et contraintes notamment d'usinage de façon à tendre à fermer l'angle formé par ledit coin ce qui fatigue et déforme moins la structure de la machine-outil. En conséquence, la raideur du bâti de la machine-outil de l'invention est optimisée. This wedge structure formed by two intersecting faces makes it possible to distribute the stresses and stresses in particular of machining so as to tend to close the angle formed by said wedge which fatigues and deforms less the structure of the machine tool. As a result, the stiffness of the frame of the machine tool of the invention is optimized.
Cette disposition peut adopter diverses positions spatiales sans pour autant sortir de l'invention. This arrangement can adopt various spatial positions without departing from the invention.
Ainsi, l'action par exemple d'alésage réalisée selon un axe de plongée parallèle à la face supportant le module d'usinage sur la pièce à usiner tend à fermer l'angle formé entre les deux faces du bâti du fait que le module assurant le support de la pièce est lui-même lié par des points situés à l'arrière du plan de déplacement du module d'usinage. Thus, for example, the action of boring performed along a dive axis parallel to the face supporting the machining module on the workpiece tends to close the angle formed between the two faces of the frame because the module ensuring the support of the part is itself linked by points located at the rear of the plane of movement of the machining module.
Afin de simplifier l'exploitation d'une telle structure, l'angle formé par les deux faces concourantes 25 est droit. In order to simplify the operation of such a structure, the angle formed by the two concurrent faces 25 is straight.
Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les faces concourantes exploitées sont la face horizontale inférieure à laquelle vient se lier le module porte pièce et une face verticale supérieure à laquelle vient se lier le module d'usinage. Les moyens de guidage et de mise en mouvement du module porte pièce se trouvent alors sous les sous-ensembles fonctionnels destinés au fonctionnement des moyens de mise en mouvement du module d'usinage. La machine-outil de l'invention présente une structure particulièrement compacte nécessitant peu de surface au sol pour son - 3 fonctionnement. La machine-outil de l'invention adopte ainsi une architecture originale en proposant des moyens de support et de guidage du module porte pièce disposés à l'arrière du plan de déplacement du module d'usinage. According to a particularly advantageous characteristic of the invention, the concurrent faces exploited are the lower horizontal face to which the door-piece module is connected and an upper vertical face to which the machining module is connected. The means for guiding and moving the part-bearing module are then under the functional subassemblies intended for the operation of the moving means of the machining module. The machine tool of the invention has a particularly compact structure requiring little floor space for its operation. The machine tool of the invention thus adopts an original architecture by providing means for supporting and guiding the door module module disposed at the rear of the plane of movement of the machining module.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le module de support de la pièce est monté mobile en translation selon une direction perpendiculaire à celle du mouvement de plongée. La disposition décalée des moyens de guidage et de mise en mouvement du module support de pièce par rapport à la surface d'accueil de la pièce, fait que le plateau soutenant la pièce est suspendu par rapport à ladite face extérieure horizontale sans qu'aucun mécanisme ne se trouve sous le plateau porte-pièce ce qui évite que des moyens de guidage ou de mise en mouvement soient soumis à la projection de copeaux. According to another particularly advantageous feature of the invention, the support module of the workpiece is mounted to move in translation in a direction perpendicular to that of the dive movement. The offset arrangement of the guiding and moving means of the room support module relative to the reception surface of the room, makes the support plate the piece is suspended relative to said horizontal outer face without any mechanism is not under the workpiece tray which prevents guiding means or moving are subject to the projection of chips.
L'absence de tout mécanisme de mise en mouvement définit sous la pièce un volume non utilisé qui peut être avantageusement exploité pour mieux récupérer les copeaux issus de l'opération d'usinage réalisée au-dessus en insérant par exemple un bac de récupération de forme adaptée. The absence of any mechanism for setting in motion defines under the room an unused volume which can be advantageously exploited to better recover the chips resulting from the machining operation performed above by inserting for example a tray of recovery of form adapted.
La mise en oeuvre d'un axe de translation pour le dispositif porte pièce permet de l'utiliser comme axe d'usinage. De plus, cette possibilité de mise en mouvement du dispositif porte-pièce va permettre de faire passer le plateau porte pièce d'une position accessible au module d'usinage pour les opérations d'usinage à une position accessible hors du poste d'usinage pour un moyen d'alimentation ou d'échange de pièce à usiner. Une telle machine-outil est compatible avec diverses possibilités d'alimentations de pièces comme: - le transfert sériel, -par portique ou par convoyeur, - par alimentation manuelle ou par robot, -en pièce libre au moyen d'un adaptateur ou d'une palette - 4 porte pièce. The implementation of a translation axis for the holder device allows to use it as a machining axis. In addition, this possibility of setting the workpiece movement device in motion will make it possible to move the workpiece plate from an accessible position to the machining module for the machining operations to an accessible position outside the machining station for a feed means or exchange of workpiece. Such a machine tool is compatible with various possibilities of supplying parts such as: - serial transfer, - by gantry or conveyor, - by manual feeding or by robot, - in free room by means of an adapter or a pallet - 4 door piece.
Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'une machine-outil conforme à l'invention. The basic concepts of the invention having been described above in their most elementary form, other details and characteristics will emerge more clearly on reading the description which follows and with reference to the appended drawings, giving non-limiting example, an embodiment of a machine tool according to the invention.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La figure 1 est un dessin schématique d'une vue de côté en coupe illustrant la disposition originale du bâti de la machine-outil de l'invention, la figure 2 est un dessin schématique d'une vue en perspective d'un mode de réalisation de la machine-outil 15 conforme à l'invention. FIG. 1 is a schematic drawing of a sectional side view illustrating the original arrangement of the machine tool frame of the invention, FIG. 2 is a schematic drawing of a perspective view of an embodiment. of the machine tool 15 according to the invention.
DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Telle qu'illustrée sur le dessin de la figure 1, la machine-outil d'usinage référencée M est du type de celle comprenant un module d'usinage 100 mettant en oeuvre au moins un outil O, et un module support 200 accueillant au moins une pièce à usiner P. Cette machine-outil M adopte un bâti B dans lequel les éléments de support et de guidage 110 du module d'usinage 100 et les éléments de support et de guidage 210 du module support 200 se répartissent respectivement sur les surfaces extérieures de deux faces 310 et 320 concourantes d'un parallélépipède 300 théorique quelconque. As illustrated in the drawing of FIG. 1, the machining machine tool referenced M is of the type of that comprising a machining module 100 implementing at least one tool O, and a support module 200 accommodating at least one This machine tool M adopts a frame B in which the support and guide elements 110 of the machining module 100 and the support and guide elements 210 of the support module 200 are respectively distributed on the surfaces. external surfaces of two faces 310 and 320 concurrent of any theoretical parallelepiped 300.
Selon le mode de réalisation illustré et conformément à l'invention, l'angle formé par les deux faces 310 et 320 concourantes est droit et les faces exploitées sont la face horizontale inférieure et une face verticale supérieure. According to the illustrated embodiment and according to the invention, the angle formed by the two faces 310 and 320 concurrent is straight and the exploited faces are the lower horizontal face and an upper vertical face.
La mise en oeuvre d'une telle structure nécessite le 35 maintien d'un écart entre le sol et la surface extérieure accueillant les moyens de guidage du module porte-pièce. - 5 The implementation of such a structure requires the maintenance of a gap between the ground and the outer surface accommodating the guide means of the workpiece module. - 5
Cet écart est maintenu grâce à des appuis 410 et 420 assurant le support de la structure du bâti B de part et d'autre du module de support 200 de la pièce P de la face 320 sur laquelle sont installés les moyens de guidage 210. This gap is maintained thanks to supports 410 and 420 ensuring the support of the structure of the frame B on either side of the support module 200 of the part P of the face 320 on which the guide means 210 are installed.
Comme illustrée, la machine-outil M de l'invention adopte une structure symétrique selon un plan vertical longitudinal. As illustrated, the machine tool M of the invention adopts a symmetrical structure along a longitudinal vertical plane.
Cette symétrie associée à la disposition en coin où les moyens de support et de guidage du module porte-pièce se situent à l'arrière de la machineoutil M font que cette dernière présente une compacité et une rigidité optimisées. Pour solidariser les deux faces 310 et 320 du bâti B sans nécessiter la présence de l'ensemble des faces du parallélépipède 300, une ou plusieurs nervures 330 assurent la liaison avec le minimum de matière. This symmetry associated with the corner arrangement where the support and guide means of the workpiece module are located at the back of the machine tool M make it the latter has an optimized compactness and rigidity. To secure the two faces 310 and 320 of the frame B without requiring the presence of all the faces of the parallelepiped 300, one or more ribs 330 provide the connection with the minimum material.
Conformément à l'invention et selon le mode de réalisation illustré, l'axe de plongée référencé Z c'est à dire de mouvement vers la pièce P du ou des outils est parallèle à la face 310 accueillant les éléments de support et de guidage 110 du module d'usinage 100. According to the invention and according to the illustrated embodiment, the dive axis referenced Z that is to say movement towards the workpiece P or tools is parallel to the face 310 accommodating the support and guide elements 110 of the machining module 100.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le module de support 200 de la pièce P est monté mobile en translation selon un axe, ici l'axe Y, perpendiculaire à celui du mouvement de plongée Z. Cette mobilité selon l'axe Y permet de faire passer le module support de pièce d'une position de travail illustrée par les deux figures à une position de transfert où la pièce peut être chargée et déchargée. Cette mobilité fournit également un axe supplémentaire pour la réalisation des usinages. According to another characteristic of the invention, the support module 200 of the piece P is mounted to move in translation along an axis, here the Y axis, perpendicular to that of the diving movement Z. This mobility along the Y axis allows to move the workpiece support module from a working position illustrated by the two figures to a transfer position where the workpiece can be loaded and unloaded. This mobility also provides an additional axis for performing machining.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le module support 200 de la pièce P comprend un plateau support tournant 220 assurant la rotation de la pièce P selon un axe parallèle à l'axe de son mouvement en translation Y. Cette rotation offre de plus grandes possibilités en usinages. De plus, le - 6 parallélisme entre les axes de rotation et de translation a plusieurs avantages notamment d'éviter la présence d'un sous-ensemble mécanique de mise en mouvement sous la pièce. According to another particularly advantageous feature of the invention, the support module 200 of the part P comprises a rotating support plate 220 rotating the workpiece P along an axis parallel to the axis of its movement in translation Y. This rotation offers greater possibilities in machining. In addition, the parallelism between the axes of rotation and of translation has several advantages, in particular to avoid the presence of a mechanical subset of movement under the workpiece.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ledit module d'usinage 100 comprend, agencée sur ladite face extérieure 310, des rails transversaux horizontaux 111 et 112 sur lequel se déplace selon l'axe X une table 113 supportant également des rails transversaux verticaux 114 et 115 pour guider le mouvement de translation du coulant porte-outil O selon l'axe Z vers la pièce P. Selon le mode de réalisation préféré illustré, le module d'usinage 100 de la machine-outil M de l'invention adopte une configuration de coulant où l'outil O est installé à l'extrémité d'une électro-broche supportée par un coulant qui est mobile en translation selon les axes X et Z. La mobilité selon deux axes du module d'usinage permet, en addition de son exploitation dans le cadre des opérations d'usinage proprement dites, de participer à des opérations d'échange d'outils avec un magasin dont un mode de réalisation est illustré en figure 2. According to another particularly advantageous feature of the invention, said machining module 100 comprises, arranged on said outer face 310, horizontal transverse rails 111 and 112 on which moves along the X axis a table 113 also supporting transverse rails. vertical members 114 and 115 for guiding the translational movement of the tool-carrying flange O along the Z axis towards the component P. According to the preferred embodiment illustrated, the machining module 100 of the machine tool M of the invention adopts a flowing configuration where the tool O is installed at the end of an electro-spindle supported by a flange which is movable in translation along the axes X and Z. The mobility along two axes of the machining module allows, in addition to its operation as part of the machining operations themselves, to participate in tool exchange operations with a store, an embodiment of which is illustrated in FIG. 2.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ledit plateau tournant 220 accueille un plateau d'accueil 230 offrant une surface plane d'accueil 231 de la pièce P, parallèle à l'axe de rotation dudit plateau tournant 220. Cette disposition permet d'orienter les principales contraintes dues à l'usinage vers la face extérieure 320 et donc de tendre à fermer la structure en coin. According to another particularly advantageous feature of the invention, said turntable 220 accommodates a receiving plate 230 providing a flat receiving surface 231 of the part P, parallel to the axis of rotation of said turntable 220. to orient the main constraints due to machining to the outer face 320 and thus to tend to close the wedge structure.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse non illustré, ledit plateau tournant accueille directement la pièce associée ou non à un montage d'usinage. According to another particularly advantageous non-illustrated feature, said turntable directly accommodates the part associated or not with a machining assembly.
En effet, le module porte-pièce 200 est monté mobile en translation selon l'axe Y sur deux rails 211 et 212 - 7 horizontaux longitudinaux fixés sur la surface extérieure de la face 320. Comme illustré, le module portepièce 200 assurant la mise en mouvement en translation et en rotation selon l'axe Y du plateau d'accueil 230, est suspendu à ces deux rails 211 et 212 par des moyens d'accrochage 213 et 214. Cette disposition assure au niveau desdits points d'accrochage 213 et 214 non seulement un porte-àfaux constant quelle que soit la position linéaire selon l'axe Y adoptée par le module porte-pièce 200, mais également la transmission vers la face 320 des contraintes principales dues à l'usinage notamment celles apparaissant lorsque le module d'usinage réalise un mouvement d'usinage selon l'axe Z vers la pièce P. On comprend que la machine-outil, qui vient d'être ci-dessus décrite et représentée, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Indeed, the workpiece holding module 200 is mounted to move in translation along the Y axis on two longitudinal longitudinal rails 211 and 212 - 7 fixed on the outer surface of the face 320. As illustrated, the door module 200 ensuring the implementation movement in translation and in rotation along the Y axis of the receiving plate 230, is suspended from these two rails 211 and 212 by hooking means 213 and 214. This arrangement provides at said attachment points 213 and 214 not only a door-to-constant constant regardless of the linear position along the Y axis adopted by the workpiece holding module 200, but also the transmission towards the face 320 of the main stresses due to the machining especially those appearing when the module machining performs a machining movement along the Z axis to the piece P. It is understood that the machine tool, which has just been described above and shown, has been for the purpose of disclosure rather than of a limitation. Of course, various arrangements, modifications and improvements may be made to the example above, without departing from the scope of the invention.
Ainsi par exemple, une telle architecture de machine-outil permet de proposer un grand choix dans la motorisation des sous-ensembles mobiles. Selon une caractéristique de l'invention, au moins un sous-ensemble mobile 100 ou 200 est mis en mouvement au moyen de moteurs linéaires. For example, such a machine tool architecture makes it possible to offer a large choice in the motorization of mobile subassemblies. According to one characteristic of the invention, at least one mobile subassembly 100 or 200 is set in motion by means of linear motors.
De plus, en partageant ou en dédoublant les modules ou certaines parties des modules, la machine-outil de l'invention peut accueillir plusieurs pièces et/ou mettre en oeuvre simultanément plusieurs outils. 25 30 In addition, by sharing or splitting the modules or parts of the modules, the machine tool of the invention can accommodate several parts and / or implement several tools simultaneously. 25 30
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