Brevet FR2463658A1 — publié le 19810227

L'invention concerne une machine-outil munie d'un outil à mouvement alternatif et d'un dispositif de coupage par fusion, sous la forme d'un dispositif de coupage à laser, qui, en service, sont immobiles en déplacement horizontal, la pièce étant par contre mobile dans deux directions perpendiculaires l'une à l'autre, sur une table d'amenée à coordonnées, relativement à l'ou- til et au dispositif de coupage par fusion. Le principe des machines de ce genre est connu. Ainsi, dans des machines à poinçonner ou à découper à arêtes vives pour le travail de pièces de tôle en forme de plaque, auxquelles la pièce est amenée à l'aide d'une table à coordonnées, mobile dans les directions-longi- tudinale et transversale, on a déjà prévu un dispositif de coupage par fusion, qui repose sur le procédé de l'arc à plasma, et sous lequel la pièce est déplacée par la même table suivant des trajectoires désirées, de façon à y former par fusion des découpes de contour quelconque. On connaît aussi une machine-outil combinée du genre ci-dessus, dans laquelle le dispositif de cou- page par fusion est formé d'un appareil de coupe à laser, qui est porté directement par le bâti de la machine-outil, et qui participe donc aux ébranlements de la machine en fonctionnement. Un appareil de coupe à laser de ce genre est en mesure de donner de meilleurs résultats de coupage que les autres procédés de coupage par fusion. L'amélioration des résultats réside dans le fait que le procédé de coupage au laser permet de réaliser des coupes cylindriques étroites, tandis que, par exemple, dans le cas du procédé de l'arc à plasma, les joints obtenus présentent une grande ouverture vers le bas. Ainsi, alors que l'utilisation d'un appareil de coupe à laser en combi- naison avec une machine à poinçonner et/ou à découper à arêtes vives est particulièrement désirable, il se pose en pratique d'autres problèmes, qui résident dans le fait que, principalement, le dispositif optique de la tfte de coupe à laser avec miroir de renvoi et lentille convergente, doit être constamment au point avec préci- sion, et qu'il faut lui épargner les influences contrai- res. En particulier, il est nuisible à la qualité du travail que les ébranlements qui se produisent naturelle- ment en particulier, au cours du fonctionnement d'une machine à poinçonner et/ou à découper à arêtes vives, se transmettent aux parties sensibles de la tête de coupe à laser, surtout aux dispositifs optiques de réglage du rayon laser lui-même, ce qui est inévitable dans les machines-outils connues. L'invention permet de réaliser une machine- outil du genre mentionné phls haut, c'est-à-dire munie d'un outil à mouvement alternatif et d'un dispositif de coupage à laser, dans laquelle les ébranlements subis en fonctionnement ne peuvent pas se transmettre au dis- positif de coupage à laser, en particulier à ses parties optiques telles que le miroir et la lentille convergente, ou du moins soient éliminés dans une large mesure. La machine-outil selon l'invention est caracté- risée par le fait que le dispositif de coupage à laser, c'est-à-dire l'ensemble de la tête de coupe à laser, avec son miroir, sa lentille convergente, son dispositif de réglage de la lentille, son mécanisme de pression, sa buse et ses galets sphériques éventuels, est logé, avec les tubes protecteurs correspondants, dans une potence indépendante du bâti de la machine, qui s'étend, en fai- sant un angle avec l'axe du bâti ou bien dans sa direc- tion longitudinale, sans aucune liaison avec le bâti lui- même, depuis un dispositif de soutien, également indé- pendant du bâti, jusqu'au poste de coupage dans la zone de travail de la machine, le dispositif de coupage à laser étant placé, dans la partie antérieure de ladite potence, au-dessus de la zone de déplacement de la pièce par la table d'amenée à coordonnées. De ce fait, aucun ébranlement engendré par le fonctionnement de la machine ne peut être transmis au dispositif de coupage à laser, qui est sensible, ni y produire des déréglages gênants. En même temps, on obtient un maintien simple et sur du dispositif de coupage à laser au sein de la machine- outil. Dans une autre forme de réalisation, particu- lièrement avantageuse, de l'invention, le bras de la flèche, avec le dispositif de coupage à laser et le tube protecteur correspondant, peut pivoter vers l'extérieur, relativement à la zone de-travail de la machine, autour d'un axe vertical coïncidant avec celui de la colonne de la flèche. Grâce à cela, le ou les outils de la ma- chine-outil peuvent ftre rendus accessibles lorsqu'on veut démonter ou monter un outil. Dans cette position, le dispositif de coupage à laser, situé en dehors de la zone de travail, est hors service et des circuits de sécurité correspondants pourvoient à ce qu'il ne puisse pas être mis en service aussi longtemps que le bras de la flèche n'a pas été ramené à sa position de travail et arrêté dans celle-ci. Selon un autre mode d'exécution, la table d'a- menée à coordonnées, destinée à la pièce, est également disposée séparément du bâti et aussi de la flèche desti- née au dispositif de coupage à laser. Il est ainsi assuré que les ébranlements ou vibrations qui peuvent résulter du mouvement effectué, avec forte accélération et frei- nage, par les parties mobiles de la table portant la pièce, ne se répercutent pas sur le dispositif de coupage à laser. On va expliquer plus en détail l'invention en se référant à un exemple d'exécution, représente de façon très schématique aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective, très schématique, de l'ensemble de la machine-outil selon l'invention; la figure 2 est une élévation latérale, à plus grande échelle, du dispositif de coupage à laser prévu sur la machine-outil de la figure 1; la figure 3 est une coupe partielle de la monture pivotante de la tête de coupe à laser, suivant la ligne A-A de la figure 1; la figure 4 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation d'un circuit de sécurité- adjoint au laser. A côté du bâti 1 de la machine-outil, qui peut être une presse à couper à un seul outil ou une presse à couper à magasin d'outils, la tête de coupe à laser, désignée par la référence générale 9, est disposée, avec son tube protecteur 3, sur une potence 4 fixée au sol ou à la fondation, de façon entièrement indépendante du bâti 1 et de la table d'amenée à coordonnées 16. La po- tence 4 est formée d'une colonne 5, se dressant verti- calement, et d'un bras 6 pratiquement perpendiculaire à la colonne, monté sur un manchon 5', qui peut tourner librement sur la colonne 5, et au moyen duquel on peut le faire pivoter autour de celle-ci. La tête de coupe à laser 9 comporte un m iroir , qui est monté à 450 et qui direction verticale, le rayon laser arrivant horizontale- ment du générateur laser 2, à travers le tube protecteur 3. En outre, la tête de coupe à laser 9 comporte une lentille convergente 11, qui projette le rayon laser en le concentrant sur la pièce à couper 22, de telle sorte que l'énergie du laser soit utilisée de façon opti- male. Le rayon laser concentré est dirigé à travers une buse 13, à travers laquelle s'écoule un gaz de coupage (oxygène ou air comprimé), qui favorise l'opération de coupage. Le mécanisme de réglage 12 de la lentille 11 fait partie intégrante de la tête de coupe à laser 9. Afin que le foyer réglé pour le rayon laser reste toujours dans une position optimale relativement à la surface 22' de la pièce-22, la tête de coupe 9 est munie d'un mécanisme de pression 15, c'est-à-dire que, -35 sur la face inférieure sont disposés des galets sphéri- ques 14, qui maintiennent toujours la buse 13 et la len- tille convergente 11 à la même distance de la surface 22' de la pièce. La tête de coupe à laser 9 est appuyée ou rétractée par des vérins pneumatiques ou hydrauliques (non représentés); on peut aussi utiliser des mécanismes de pression comportant des tiges filetées, entraînées. On a désigné par 18, 19, 20 et 21 les parties coulissantes de la table d'amenée à coordonnées, dont l'ensemble est lui-même désigné par la référence 16, et au moyen de laquelle on fait coulisser la pièce 22 jusqu'à sa position instantanée de travail par des mou- vements suivant les coordonnées. On a désigné par 23 la plaque d'appui fixe destinée à la pièce 22, et fixée au bâti 1, la pièce reposant sur ladite plaque d'appui pendant le coulissement et, surtout, pendant le travail. La pièce 22 est maintenue, pendant son mouvement, entre des plaques latérales 25. La potence 4, qui porte la tête de coupe à laser 9 et le tube protecteur 3, peut être rigide ou pivotante; le point important est qu'elle ne soit pas reliée au bâti 1 ni au soubassement 17 de la table d'ame- née à coordonnées 16, afin que des vibrations provenant de la machine-outil ou de la table d'amenée à coordon- nées ne puissent pas amener le système optique (miroir , lentille convergente 11) hors de sa position de mise au point. Dans le mode d'exécution préférentiel représenté, la potence 4 est pivotante, de façon que soient accessi- bles les outils 24 (formés d'outils de coupage dans l'e- xemple considéré) de la machine-outil (dans cet exemple, une presse à couper). la potence 4 est formée d'une co- lonne 5, autour de laquelle on peut faire pivoter le bras 6 dans ce mode d'exécution préférentiel, le tube protec- teur 3, qui est fermé dans la position de service repré- sentée, se scindant par exemple à l'endroit du joint indiqué 3'. le tube protecteur 3 pourrait aussi être flexible à l'endroit correspondant. Dans la position de travail, c'est-à-dire de coupage, il faut bloquer le bras 6 de la potence; on peut le faire au moyen de goujons d'arrêt ou en le serrant contre une butée 7 au moyen d'une 24636-58 vis de serrage 8. Le coulissement de la pièce 22 sur la table d'a- menée à coordonnées 16 s'effectue suivant les deux coor- données x et y à l'aide d'un dispositif de commande nu- mérique connu (non représenté). En introduisant des don- nées appropriées, on fait en sorte que, lors du fonction- nement du dispositif de coupage à laser, le zéro des coordonnées soit amené sous la buse 13 de la tête de coupe 9, tandis qu'il se trouve normalement sous le pos- te de l'outil 24. La mise en service et hors service du dispositif de coupage à laser est aussi produite par des ordres programmés venant de la commande numérique, de façon connue. Les figures 3 et 4 montrent schématiquement un exemple de réalisation du circuit de sécurité, qui pourvoit à ce que le dispositif de coupage à laser ne puisse pas être mis en service aussi longtemps que le bras 6 de la potence 4 n'a pas été amené à sa position de travail, o il est bloqué. A cet effet, sur la colonne 5 de la potence est disposé un interrupteur 30, et sur le manchon 5', qui peut pivoter avec le bras 6, est dis- posée une came 32., Si l'on fait pivoter la potence 4 avec son bras 6 hors de la position de travail du dispo- sitif de coupage à laser, l'interrupteur 30 est obliga- toirement actionné par la came 32 du manchon 5'. Ainsi, le circuit est coupé et par suite un relais 34 est désexci- té dans le coffret correspondant de commande électrique 33. Son contact ouvre le circuit 35 de l'électroaimant 2' de commande du volet. Le volet se ferme, et il empé- che donc le rayon laser de sortir intempestivement. 246365-8 REVENDICATIONS 1. Machine-outil munie d'un outil à mouvement alternatif et d'un dispositif de coupage par fusion, sous la forme d'un dispositif de coupage à laser, qui, en service, sont immobiles en déplacement horizontal, la pièce étant par contre mobile dans deux directions per- pendiculaires l'une à l'autre, sur une table d'amenée à coordonnées, relativement à l'outil et au dispositif de coupage par fusion, machine caractérisée par le fait que le dispositif de coupage à laser (9 à 15), avec les tubes protecteurs correspondants (3), est logé dans une potence (4), indépendante du bâti (1) de la machine, qui s'étend, en faisant un angle avec l'axe du bâti, ou bien dans sa direction longitudinale, sans aucune liaison avec le bâti lui-même, depuis un dispositif de soutien, également indépendant du bâti, jusqu'au poste de coupage dans la zone de travail de la machine, le dispositif de coupage à laser (9 à 15) étant placé, dans la partie intérieure de ladite potence, au-dessus de la zone de déplacement de la pièce par la table d'amenée à coordonnées (23). 2. Machine selon la revendication 1, caracté- risée par le fait que le bras (6) de la flèche (4), avec le dispositif de coupage à laser (9 à 15) et le tube pro- tecteur correspondant (3), peut pivoter vers l'extérieur, relativement à la zone de travail de la machine, autour d'un axe vertical coïncidant avec celui dela colonne de la flèche (5). 3. Machine selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la table d'amenée à coordonnées (16) destinée à la pièce (22) est également disposée séparément du bâti et aussi de la flèche (4) destinée au dispositif de coupage à laser (9 à 15).