FR3058347A1 - Machine-outil d’usinage - Google Patents

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FR3058347A1
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Claude Capelle
Gerard Gousset
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Comau France SAS
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Abstract

L'invention concerne une machine-outil d'usinage (M) comprenant un bâti (100) par rapport auquel se déplace linéairement au moins une broche horizontale porte-outil (210) selon au moins deux axes horizontaux perpendiculaires dont un parallèle à l'axe de la broche, au moins un chariot (310, 320) porte-pièce à usiner (P1, P2) se déplaçant verticalement par rapport au bâti (100) sur des rails de guidage vertical (110), est remarquable en ce que ledit bâti (100) est préformé pour former une façade avant verticale (120) perpendiculairement à l'axe de la broche, ladite façade verticale (120) accueillant lesdits rails de guidage vertical (110) du chariot (310, 320) porte-pièce à usiner (P1, P2). Applications : machine-outil d'usinage.

Description

Titulaire(s) : COMAU FRANCE Société par actions simplifiée.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : COLBERT INNOVATION TOULOUSE.
FR 3 058 347 - A1 (54j MACHINE-OUTIL D'USINAGE.
(57) L'invention concerne une machine-outil d'usinage (M) comprenant un bâti (100) par rapport auquel se déplace linéairement au moins une broche horizontale porte-outil (210) selon au moins deux axes horizontaux perpendiculaires dont un parallèle à l'axe de la broche, au moins un chariot (310, 320) porte-pièce à usiner (P 1, P2) se déplaçant verticalement par rapport au bâti (100) sur des rails de guidage vertical (110), est remarquable en ce que ledit bâti (100) est préformé pour former une façade avant verticale (120) perpendiculairement à l'axe de la broche, ladite façade verticale (120) accueillant lesdits rails de guidage vertical (110) du chariot (310, 320) porte-pièce à usiner (P1, P2).
Applications: machine-outil d'usinage.
-1 MACHINE-OUTIL D'USINAGE
DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION
La présente invention a trait au domaine des machines-outils d'usinage et notamment aux adaptations de leur architecture pour permettre de réaliser les opérations d'usinage, d'exploitation et de maintenance, dans les meilleures conditions.
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
Il est connu dans l'art antérieur des architectures de machineoutil comprenant un support vertical sur lequel un chariot portepièce à usiner est positionné pour un déplacement linéaire vertical. Le document DE2653928 décrit une telle architecture.
La machine-outil proposée dans ce document comprend un bâti équipé par une broche porte-outil laquelle est déplaçable linéairement selon deux axes horizontaux perpendiculaires un des axes ayant une direction parallèle à l'axe de la broche. Le déplacement vertical de la pièce est mis en œuvre par une portion verticale du bâti positionnée devant la tête de broche et proposant un guidage vertical au chariot porte-pièce à usiner. Ledit guidage vertical est réalisé selon un plan vertical parallèle à l'axe de la broche et perpendiculaire à l'axe de déplacement horizontal transversal de la broche. Les rails de guidage sont agencés sur ce plan vertical.
Dans une telle configuration à déplacement vertical sous la pièce, étant considéré que la pièce à usiner et la broche sont orientées horizontalement, les copeaux et éventuellement le liquide de coupe générés durant l'usinage tombent librement sans interférer avec le chariot porte-pièce ou ses moyens de guidage et de mise en mouvement.
Une telle mise en oeuvre d'un déplacement vertical pour le chariot porte-pièce par la création d'une portion supplémentaire verticale devant la broche, présente néanmoins des inconvénients, parmi ceux-ci :
cette portion supplémentaire présente un conséquent ;
encombrement
- 2- la stabilité géométrique (problème de raideur) et thermique (problème de différence thermique dans les éléments constitutifs de la machine-outil) est amoindrie ;
l'accessibilité périphérique des principaux organes de la machine-outil est réduite ;
- la visibilité est également réduite ;
la chute des copeaux et celle du liquide de coupe sont facilitées mais leur évacuation ne l'est pas du fait de la présence d'une colonne sur un côté du poste d'usinage.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
Ce que constatant, la demanderesse a mené des recherches visant à solutionner les inconvénients de l'art antérieur.
Ces recherches ont abouti à la conception et à la réalisation d'une machine-outil nouvelle présentant une architecture optimisée permettant d'obvier aux dits inconvénients.
Cette machine-outil d'usinage comprend un bâti par rapport auquel se déplace linéairement au moins une broche horizontale porte-outil selon au moins deux axes horizontaux perpendiculaires dont un parallèle à l'axe de la broche, au moins un chariot porte-pièce à usiner se déplaçant verticalement par rapport au bâti sur des rails de guidage vertical. Elle est remarquable en ce que ledit bâti est préformé pour former une façade avant verticale perpendiculairement à l'axe de la broche, ladite façade verticale accueillant lesdits rails de guidage vertical du chariot porte-pièce à usiner.
Le chariot porte-pièce à usiner se déplace donc verticalement directement sur la face avant de la machine-outil. Le plan de déplacement vertical est donc perpendiculaire à l'axe de la broche.
Une telle disposition permet de proposer une nouvelle structure de machine-outil d'usinage où seul le chariot porte-pièce est en saillie par rapport à la façade avant de la machine-outil d'où se projette une extrémité de la broche porte-outil. Une telle structure est plus ouverte que les structures déjà existantes et permet de résoudre les inconvénients de l'art antérieur.
En effet, la structure proposée évite la présence d'une portion verticale en saillie par rapport à la façade à des fins de guidage du chariot. Ainsi, la mise en œuvre proposée par l'invention du déplacement vertical sous la pièce requiert un encombrement réduit.
-3 De plus, le guidage direct sur la façade de la machine-outil réduit les distances et augmente la raideur. Ainsi, tant la stabilité géométrique que thermique est optimisée.
En outre, l'absence de colonne facilite l'accès périphérique aussi bien latéral que frontal garantissant une maintenance aisée et une visibilité accrue.
Enfin, l'absence de sous-ensembles autres que le chariot portepièce à l'avant de la machine permet à cette dernière de recevoir tout type d'équipement (pour l'évacuation transversale des copeaux en partie basse par exemple) ou de s'intégrer à tout type de configuration (pour amener et évacuer les pièces à usiner par exemple).
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ledit chariot porte-pièce à usiner comprend un module porte-pièce mobile en rotation par rapport au chariot. Cette mobilité augmente les capacités de la machine-outil pour les usinages à réaliser. Selon un mode de réalisation préféré mais non limitatif, le module porte-pièce est mobile en rotation selon un axe horizontal perpendiculaire à l'axe de la broche. Selon un autre mode de réalisation préféré, venant en addition ou non du précédent, le module porte-pièce est mobile en rotation selon un axe vertical perpendiculaire à l'axe de la broche.
La machine-outil vient d'être décrite avec au moins un chariot porte-pièce. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la machine-outil comprend deux chariots porte-pièce ce qui permet d'augmenter le rendement d'une telle machine. En effet, par exemple dans une configuration avec une seule broche et deux pièces supportées, la broche peut usiner une première pièce pendant que l'autre est chargée/déchargée. Ainsi, dans une telle forme de travail dite pendulaire, le temps de chargement et de
déchargement est masqué.
Selon un mode de réalisation préféré, ces chariots sont
disposés sur la façade de la machine-outil de part et d'autre de la
broche.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les deux chariots porte-pièce sont synchronisés dans leurs déplacements.
-4Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les deux chariots porte-pièce ne sont pas synchronisés dans leurs déplacements.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les deux chariots porte-pièce sont liés par une table porte-pièce mobile en rotation selon un axe perpendiculaire à l'axe de la broche. Cette table porte-pièce constitue le module portepièce et permet de supporter des pièces plus lourdes ou une pluralité de pièces. En effet, selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, plusieurs pièces à usiner sont supportées par le chariot porte-pièce.
Cette multiplication du nombre de pièces ou du nombre des axes de rotation pour la pièce ou les pièces vient en adéquation avec une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, à savoir que la machine-outil comprend une deuxième broche porte-outil disposée parallèlement à la première. La productivité d'une telle machine est ainsi optimisée.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les deux broches sont synchronisées dans leur déplacement sur au moins un axe de déplacement linéaire. Une telle caractéristique permet de réaliser des usinages simultanément sur une même pièce ou sur des pièces rapprochées identiques.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les deux broches ne sont pas synchronisées et se déplacent indépendamment l'une de l'autre sur leurs deux axes de déplacement linéaires. Une telle caractéristique permet de réaliser des usinages simultanés sur des pièces différentes ou sur des parties de pièces éloignées.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les deux broches sont mobiles l'une par rapport à l'autre pour permettre le réglage de leur écartement lors d'une configuration synchronisée.
Toujours afin d'optimiser la productivité d'une telle machineoutil, l'entraînement des sous-ensembles mobiles linéairement est mis en œuvre par des moteurs linéaires sur au moins une axe. Selon une autre caractéristique venant en addition ou non de la précédente, l'entraînement des sous-ensembles mobiles linéairement est mis en œuvre par des motorisations à vis à billes sur au moins
-5un axe. Les usinages proposés par la machine-outil de l'invention sont donc de type à grande vitesse. Afin de permettre une grande accélération sur l'axe vertical, selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le chariot porte-pièce est mis en mouvement par des moteurs linéaires disposés dos-à-dos.
Afin de garantir une grande rigidité, selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, le bâti de la machineoutil est monobloc. Ce bâti peut être réalisé selon les modes de réalisation suivants :
- moulage en fonte,
- mécano-soudure d'acier,
- fonte minérale.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la géométrie des axes linéaires est obtenue soit par réglage des rails de guidage soit par usinage précis du bâti.
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 machineoutil d'usinage conforme à l'invention.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est un dessin schématique d'une vue en perspective d'un mode de réalisation d'une machine-outil d'usinage conforme à 1'invention,
La figure 2 est un dessin schématique d'une vue en perspective d'un mode de réalisation du bâti seul,
La figure 3 est un dessin schématique d'une vue de côté en coupe au niveau de l'axe d'une broche de la machine-outil,
La figure 4 est un dessin schématique d'une vue de dessus en coupe.
DESCRIPTION D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ
Comme illustrée sur les dessins des figures 1, 3 et 4, la machine-outil référencée M dans son ensemble comprend un bâti 100 par rapport auquel se déplacent linéairement deux broches 210 et 220 porte-outil à axe horizontal. Ces deux broches 210 et 220 entraînent en rotation un outil (non illustré) et se déplacent en
- 6translation selon deux axes horizontaux perpendiculaires X et Z seulement.
La machine-outil M comprend en outre deux chariots porte-pièce 310 et 320 synchronisés reliés par une table support de pièce 330 (cf. figure 4). Cette table 330 supporte deux pièces Pi et P2 à usiner.
Ce module porte-pièce formé des deux chariots 310 et 320 et de la table 330, se déplace verticalement (axe Y) par rapport au bâti 100 sur des rails de guidage vertical 110 (cf. figures 3 et 4).
Conformément à l'invention, ledit bâti 100 est préformé pour former une façade avant verticale 120 perpendiculaire à l'axe des broches 210 et 22 0, c'est-à-dire que la face avant de la machineoutil M présente des portions parallèles au plan vertical défini par les axes X et Y.
Comme illustrées sur les dessins des figures 1 et 2, cette façade verticale 120 est évidée en son centre par une fenêtre 121 où évoluent les deux broches 210 et 220. Cette fenêtre 121 est encadrée latéralement et en partie basse par des portions de la façade 120. Plus précisément, elle est bordée sur ces côtés par deux portions verticales 122 et 123 de façade et sur sa partie basse par une portion horizontale 124 de façade.
Les portions 122, 123 et 124 sont coplanaires. Conformément à l'invention, les portions verticales 122 et 123 de la façade 120 accueillent lesdits rails 110 de guidage vertical des chariots porte-pièce 310 et 320. Plus particulièrement, chaque portion verticale 122 et 123 accueille une paire de rails verticaux 110.
Selon le mode de réalisation préféré mais non limitatif illustré, 1'évidemment constitué par la fenêtre 121 dans la façade 120 se prolonge vers l'arrière pour définir dans le bâti des surfaces encadrant le poste d'usinage à savoir :
- deux flasques verticaux latéraux 125 et 126,
- une surface inférieure inclinée 127,
- et une surface verticale arrière 128.
De plus, elle est elle-même ménagée d'une fenêtre 130 dans laquelle évolue lesdites broches 210 et 220 et débouchant sur une façade arrière 131. La façade arrière 131 liée à cette fenêtre 130 supporte un rail 132 de guidage horizontal transversal du mouvement en translation des broches selon l'axe X.
-7Le bâti 100 comprend une partie arrière 140 ménagée d'une surface horizontale 141 sur laquelle est installé un autre rail 142 de guidage horizontal transversal du mouvement en translation des broches selon l'axe X.
Sur chaque paire de rails se déplace un chariot porte-pièce 310 et 320. Selon le mode de réalisation illustré, ces chariots 310 et 320 sont synchronisés et assurent la rotation selon un axe A horizontal perpendiculaire à l'axe des broches 210 et 220 (et donc parallèle à l'axe X) d'une table support de pièce 330 qui les relie. Ces chariots 310 et 320 forment une saillie par rapport à la façade de la machine-outil M et encadrent le poste d'usinage proprement dit mais laissent libres les volumes disposés au-dessous et au-dessus. De plus, les accès latéraux sont également facilités. On comprend qu'une telle structure de machine-outil M est susceptible de s'intégrer à toutes configurations possibles en ce qui concerne l'atelier dans laquelle elle opère :
- cabine d'usinage fermée,
- coopération avec un chargeur de pièce frontal/supérieur,
- coopération avec un moyen de transfert de pièce latéral,
- etc...
Selon le mode de réalisation illustré, la partie basse disposée sous les chariots 310 et 320 est avantageusement exploitée pour accueillir un moyen d'évacuation des copeaux 400.
Le mode de réalisation illustré comprend également, en partie haute du bâti, deux magasins rotatifs d'outils 510 et 520 disposés horizontalement. Ces magasins sont avantageusement disposés à hauteur ergonomique en pouvant être chargés sans système d'assistance complexe.
Selon un mode de réalisation non illustré, le ou les magasins d'outils sont disposés verticalement.
Comme illustré sur le dessin de la figure 2, le bâti 100 présente une structure monobloc apportant une grande rigidité à la machine-outil M et accueillant les rails de déplacement des différents sous-ensembles mobiles.
Comme illustrée sur le dessin de la figure 4, l'entraînement des sous-ensembles mobiles linéairement est mis en œuvre par des moteurs linéaires. De plus, les chariots porte-pièce 310 et 320 sont mis en mouvement par des moteurs linéaires disposés dos-à-dos.
- 8On 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.
Ainsi, par exemple, l'expression « pièce à usiner » doit être comprise comme pouvant désigner la pièce seule, la pièce associée à un adaptateur, la pièce associée à une palette, etc...

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS
    1. Machine-outil d'usinage (M) comprenant un bâti (100) par rapport auquel se déplace linéairement au moins une broche horizontale porte-outil (210) selon au moins deux axes horizontaux perpendiculaires dont un parallèle à l'axe de la broche, au moins un chariot (310, 320) porte-pièce à usiner (Pl, P2) se déplaçant verticalement par rapport au bâti (100) sur des rails de guidage vertical (110),
    CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit bâti (100) est préformé pour former une façade avant verticale (120) perpendiculairement à l'axe de la broche, ladite façade verticale (120) accueillant lesdits rails de guidage vertical (110) du chariot (310, 320) porte-pièce à usiner (Pl, P2).
  2. 2. Machine-outil (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QU'elle comprend une deuxième broche porte-outil (220) disposée parallèlement à la première (210).
  3. 3. Machine-outil (M) selon la revendication 2, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE les deux broches (210, 220) sont synchronisées dans leur déplacement sur au moins un axe de déplacement linéaire.
  4. 4. Machine-outil (M) selon la revendication 2, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE les deux broches (210, 220) se déplacent indépendamment l'une de l'autre sur leurs deux axes de déplacement linéaires.
  5. 5. Machine-outil (M) selon la revendication 2, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE les deux broches (210, 220) sont mobiles l'une par rapport à l'autre pour permettre le réglage de leur écartement lors d'une configuration synchronisée.
  6. 6. Machine-outil (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE le bâti (100) est monobloc.
  7. 7. Machine-outil (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit chariot ( 310, 320) porte-pièce à usiner (Pl, P2 ) comprend un module porte-pièce mobile en rotation par rapport au chariot (310, 320).
  8. 8. Machine-outil (M) selon la revendication 7, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE le module porte-pièce est mobile en rotation selon un axe horizontal perpendiculaire à l'axe de la broche.
    -109. Machine-outil (M) selon la revendication 7 ou 8, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE le module porte-pièce est mobile en rotation selon un axe vertical perpendiculaire à l'axe de la broche.
  9. 10. Machine-outil (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QU'elle comprend deux chariots porte-pièce (310, 320).
  10. 11. Machine-outil (M) selon les revendications 10, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE les deux chariots porte-pièce ( 310, 320) sont liés par une table porte-pièce (330) mobile en rotation selon un axe horizontal perpendiculaire à l'axe de la broche.
  11. 12. Machine-outil (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE l'entraînement des sous-ensembles mobiles linéairement est mis en œuvre par des moteurs linéaires sur au moins un axe.
  12. 13. Machine-outil (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE l'entraînement des sous-ensembles mobiles linéairement est mis en œuvre par des motorisations à vis à billes sur au moins un axe.
  13. 14. Machine-outil (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE plusieurs pièces à usiner (Pi, P2) sont supportées par le chariot porte-pièce (310, 320).
  14. 15. Machine-outil (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE le chariot porte-pièce ( 310, 320) est mis en mouvement par des moteurs linéaires disposés dos-à-dos.
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