Brevet FR2479736A1 — publié le 19811009

Machine à travailler la pierre à commande par gabarit La présente invention concerne une machine à travailler la pierre, à commande par gabarit, comprenant une table porte-pièce à usiner, au moins deux rails de roulement horizontaux et parallèles, fixés sur des fondations disposées sur les côtés de la table porte-pièce, un pont essentiellement horizontal pouvant se déplacer sur les rails de roulement au moyen d'un dispositif d'entraînement de pont, un support de base mobile suivant la longueur du pont, un support d'avance d'outil mobile verticalement sur le support de base, une tête porte-outil fixée sur le support d'avance d'outil et un dispositif de commande par gabarit avec un support de came de commande disposé perpendiculairement à la direction longitudinale des rails, un palpeur de came de commande disposé sur le support de base et un dispositif d'appui destiné au maintien du contact entre la came de commande et le palpeur de came. Une machine à travailler la pierre de ce genre est déjà connue, dans laquelle des vérins pneumatiques sont utilisés comme dispositifs d'appui.Ces vérins sont disposés entre le pont qui supporte l'outil d'usinage et lm pont supplémentaire. Le pont principal et le pont supplémentaire se déplacent ensemble et parallèlement entre eux sur des rails de roulement. Le porte-came de commande est fixé sur le pont supplémentaire et il est en contact avec un palpeur de came monté sur le pont principal. Quand les deux ponts ont été placés au-dessus de la pièce à usiner, le pont supplémentaire est bloqué dans sa position sur les rails de roulement. Ensuite, de l'air comprimé est fourni aux vérins pneumatiques, de sorte que le pont principal s'approche du pont supplémentaire, assurant ainsi le contact entre le palpeur de came et la came de commande sur le porte-came. Ce dispositif connu présente néanmoins des inconvénients en ce que les vérins pneumatiques doivent être reliés à une installation de production d'air comprimé qui, éventuellement, peut être prévue spécialement. En outre, la plage de réglage des vérins est limitée de par leur nature. La profondeur maximale du profil qui peut être obtenu à l'usinage des pierres, est donc limitée également dans la direction longitudinale des rails. L'invention a donc pour objet de perfectionner une machine à travailler la pierre à commande par gabarit de manière qu'un contact impeccable entre le palpeur de came et la came de commande du porte-came soit obtenu à des coûts aussi réduits que possible, sans nécessiter d'autres dépenses en énergie en plus des dépenses déjà existantes en courant électrique. La course de réglage des dispositifs d'appui assurant le contact entre le palpeur et la came de commande doit être aussi peu limitée que possible. En outre, une légère possibilité de réglage de la force d'appui est souhaitable. Selon l'invention, ce résultat est obtenu grâce à une machine à travailler la pierre à commande par gabarit, du type décrit au début de la présente description, et qui se caractérise par le fait que les dispositifs d'appui comprennent au moins un moteur électrique développant un couple à l'arrêt, appliquant une force au pont dans la direction longitudinale des rails par l'intermédiaire d'engrenages et admettant un mouvement de retour du pont à l'opposé de la force du moteur. Dans le but de permettre un mouvement de retour du pont à l'opposé de la force motrice, les engrenages accouplés avec le moteur électrique développant un couple à l'arrêt ne doivent surtout pas comporter d'éléments auto-bloquants, comme par exemple des engrenages à vis sans fin. Dans un mode préféré de réalisation, le moteur électrique développant un couple à l'arrêt sert en même temps à l'entraînement du pont. Cela apporte une économie considérabie pour la réalisation et l'entretien de la machine. En effet, aucun dispositif d'appui séparé n'est plus nécessaire pour assurer le contact entre le palpeur et la came de commande; il suffit que le moteur d'entraînement du pont, qui existe de toute manière dans la plupart des machines, soit agencé en conséquence. Une disposition sûre de l'entraînement du pont est obtenue, selon une autre caractéristique de l'invention, si le moteur électrique est fixé sur le pont et entraîne au moins un pignon qui engrène avec une crémaillère disposée suivant la longueur du rail. Normalement, l'usinage des pierres selon un gabarit impose plusieurs opérations avant d'atteindre un profil d'une certaine profondeur. Selon l'invention, une profondeur de passe est obtenue de façon particulièrement facile et sûre dans la direction horizontale entre les différentes opérations d'usinage grâce au fait que le palpeur de came est monté sur un support d'avance horizontale qui peut être déplacé sur le support de base, dans la direction longitudinale des rails. De préférence, le moteur électrique développant un couple à l'arrêt consiste en un moteur à courant continu à excitation permanente et, selon une autre caractéristique de l'invention, la force motrice du moteur est commandée électriquement par des circuits électriques de commutation. Cette disposition est particulièrement avantageuse en ce que la force d'appui entre les pièces assurant le contact entre le palpeur et la came de commande est variable dans une large mesure et de manière simple. Ainsi, cette force d'appui peut être réglée pour répondre à des conditions données d'usinage de la pierre, par exem- ple en fonction de la dureté de cette dernières de la réalisation de la tête d'usinage (par exemple une tête portefraise ou une tête porte-meule), de la vitesse d'avance et de la capacité d'enlèvement de matières. Des avantages particuliers sont obtenus surtout dans une machine à travailler la pierre du type décrit au début, si le porte-came de commande est disposé audessus de la table porte-pièce à usiner. Dans ce cas, aucun pont spécial n'est nécessaire pour le support de came de commande. Cela amène une économie considérable en ce qui concerne la réalisation et le fonctionnement de la machine à travailler la pierre. La table porte-pièce comporte gé néralement un dispositif de serrage de la pièce a usiner. Dans une forme de réalisation particulièrement simple de l'invention, le porte-came de commande est dispos entre deux montants fixés sur la table porte-pièce et sur lesquels est prévu en même temps le dispositif de fixation pour le serrage de la pièce à usiner. En général, les tables porte-pièce à usiner, destinées au travail de la pierre, sont réalisées sous forme de tables tournantes afin de permettre de légère rotation de la pièce. Dans ce cas, le porte-came de commande peut être fixé soit sur la partie tournante, soit sur la partie fixe de la table. Dans le premier cas, la fixation est particulièrement simple et permet une économie de matériel tandis que la seconde disposition offre l'avantage que la pièce à usiner est mobile indépendamment du'porte-came de commande et, pour cette raison, il est plus facile de la travailler successivement sur ses différents côtés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels la Figure 1 est une vue schématique d'une machine à travailler la pierre selon l'invention, perpendiculaire à la direction des rails de roulement, la Figure 2 est une vue schématique de la machine de la Figure 1, en coupe partielle, et parallèle à la direction des rails de roulement, et la Figure 3 est une vue schématique de dessus d'une machine à travailler la pierre selon l'invention, avec son dispositif d'entraînement du pont. Les Figures représentent donc une machine à travailler la pierre, commandée par gabarit, et qui comporte deux rails de roulement 12 et 14 fixés sur des fondations 10 et sur lesquels un pont 16 peut se déplacer, perpendiculairement au plan de la Figure 1, ou parallèlement au plan de la Figure 2. Une tête 18 porte-fraise servant d'outil à travailler la pierre est montée sur le pont 16 de manière à pouvoir se déplacer dans deux dimensions. Un support de base 20 se déplace suivant la longueur horizontale du pont et sur lequel est disposé de manière à pouvoir se déplacer verticalement un support d'avance d'outil qui porte la tête 18 porte-fraise (Sur la Figure 1, la tête porte-fraise 18 n'est pas représentée pour des raisons de simplification). Sous le pont 16 se trouve la table 24 porte-pièce à usiner, avec la pièce à usiner 26, à savoir une pierre parallèlépipédique en cours d'usinage. La table portepièce est constituée par un socle 28, un bâti tournant 30 et une plaque support 32 montée de manière à pouvoir tourner sur le bâti tournant. La pièce à usiner repose sur des poutres 34 et elle est maintenue en position par un dispositif de serrage. Le dispositif de serrage comporte deux montants 36 qui sont fixés sur la plaque support 32. Des guides en équerre 38 sont fixés par l'une de leurs ailes sur les montants 36 tandis que leur autre aile comporte un trou taraudé dans lequel est placée une broche de serrage. Les broches de serrage 40 comportent des pieds de serrage 42 qui s appuient contre la pièce à usiner quand les broches de serrage sont tournées dans les taraudages des guides en équerre. Des pièces de fixation 44 sous la forme de plaques disposées horizontalement, sont fixées sur les extrémités supérieures des montants 36, ces pièces servant à supporter un porte-came 46 de commande dont la fonction sera décrite par la suite. Le pont 16 est guidé sur les rails de roulement 12 et 14 de manière que toute inclinaison ou toute variation de position angulaire par rapport à ces rails soit pratiquement exclue dans toutes les conditions d'utilisation. La réalisation deoe guidage ainsi que de l'entraînement du pont apparait particulièrement sur les figures 1 et 2. Le pont 16 se déplace sur quatre galets support 48, deux sur chacun des rails de roulement 12 et 14. De chaque côté, et au-dessous des rails de roulement, réalisés approximativement en forme de double T, sont disposés deux galets de guidage 50 qui interdisent au pont de se soulever sous l'effet de la charge résultant du travail de la pierre. Quatre galets latéraux 52 de guidage, servant au guidage latéral, sont prevus seulement sur le côté du rail de roulement 14 dans le mode de réalisation représenté. Dans le but d'assurer en plus un guidage parallèle du pont, le dispositif d'entrainement de pont désigné globalement par 54 agit en synchronisme sur les deux côtés du pont. La rotation du moteur 56 d'entraînement de pont est démultipliée par un réducteur 58 fixé sur ce moteur pour être transmise à un pignon 60 qui engrène avec une crémaillère 62 disposée suivant la longueur du rail 14. L'entraînement est transmis à l'autre côté du pont au moyen d'un arbre de synchronisation 66 qui tourne dans deux paliers 64. L'autre extrémité de l'arbre de synchronisation 66 porte un second pignon 68 qui engrène avec une crémaillère 70 disposée parallèlement au rail 12. Sur les deux côtés du pont, les éléments d'entraînement sont fixés sur des supports d'entraînement, désignés par les références 72 et 74 et qui, à leur tour, sont fixés sur un support profilé rectangulaire 76 constituant la partie portante du pont 16. Dans son mouvement suivant la longueur du pont 16, le support de base 20 est guidé et supporté par des rails 76 qui sont disposés au-dessus et au-dessous du support profilé 76. Le support de base 20 comporte deux galets supports 80 qui roulent sur le rail supérieur 78, deux galets de guidage 82 qui s'appuient au-dessous du rail inférieur ainsi que huit galets de guidage latéraux 84, dont deux sont disposés sur chaqun des deux côtés des rails supérieur et inférieur 78. Le support de base 20 peut se déplacer suivant la longueur de guidage au moyen d'un dispositif d'entraînement de support de base qui consiste essentiellement en un moteur 86 d'entrainement de support de base et en une chaîne d'entraînement désignée par 88, cette chaîne étant fixée sur le support principal. Les détails du dispositif d'entraînement du support de base ne sont pas représentés sur la figure car ils sont évidents pour l'homme de l'art. Le support 22 d'avance d'outil, mobile verticalement, est guidé dans une glissière de guidage 90 fixée sur le support de base, apparaissant sur les Figures 1 et 2. A cet effet, des glissières 92 sont fixées sur le support d'avance d'outil . Ce support d'avance d'outil est entraîné dans son mouvement vertical par un moteur 93 et un entraînement par broche, non représenté. A l'extrémité inférieure du support 22 d'avance d'outil est monté un outil de travail de la pierre qui est entraîné par un moteur d'entraînement 94, par l'intermédiaire d'une courroie d'entraînement 96 et d'un engrenage conique 98. L'utilisation d'un engrenage conique convient particulièrement à une machine dite universelle car elle permet une inclinaison de l'axe 100 d'entraînement d'outil allant jusqu'à 900 et parce qu'il est possible, comme le montre en pointillé la Figure 2, d'ajouter une lame circulaire 102. Sur la Figure 1, la partie inférieure du support 22 d'avance d'outil et de la courroie d'entraînement 96 avec les éléments associés ont été supprimées afin de faire apparaître les éléments qui se trouvent à l'arrière. Un support d'avance 104 horizontal est disposé parallèlement aux rails au-dessous du support profilé rec tangulaire 76 du pont 16 et il est monté sur le côté du support de base 20 opposé, au support d'avance d'outil 22 de manière à pouvoir se déplacer parallèlement aux rails. Dans l'exemple de réalisation représenté, le support d'avance 104 horizontal est guidé dans une glissière de guidage 106 disposé sur le support de base 20. Le support d'avance horizontal supporte l'arbre 108 d'un disque palpeur 110 en contact avec la came de commande 112 du support de came 46. Le fonctionnement de la machine à travailler la pierre selon l'invention sera maintenant décrit en regard d'une opération de fraisage exécutée sur une pierre à usiner. Après que la pièce à usiner 26 a été alignée, de la manière connue, et fixée à l'aide des broches de serrage 40 sur la table porte-pièce, la tête porte-fraise 18 prévue dans la machine peut être mise en place. A cet effet, le pont 16 et le support de base 30 sont déplacés de manière telle que la tête porte-fraise 18 se trouve sur la position de la pièce à usiner 26 dans laquelle l'opération de fraisage doit commencer. Le support d'avance horizontale est libéré et il est déplacé de manière que le disque palpeur 110 s'applique sur la came 112 dans la position du support de came 46 correspondant au début du fraisage. La hauteur de la fixation du support 46 de came de commande d'une part et celle du disque palpeur 110 d'autre part sont réglées l'une par rapport à l'autre de manière que la surface circonférentielle du disque s'appuie correctement sur la came 112 du support 46. La position initiale pour le fraisage est habituellement choisie de manière que, lors de l'opération de fraisage qui va suivre, la pierre généralement taillée grossièrement à la main ne présente pas à la tête de fraisage de trop grandes surfaces d'attaque. Ce critère est également respecté pour le choix de la position verticale de départ du support d'avance d'outil Selon l'invention, le moteur 56 d'entrainement du pont est réalisé sous la forme d'un moteur à courant continu à excitation permanente ou de toute autre manière, sous la forme d'un moteur électrique en charge permanente et délivrant un couple à l'arrêts Avant le début du frai- sage, l'alimentation en courant du moteur 56 d'entraînement du pont est réglée au moyen d'un dispositif électrique de commande ou de régulation, non représenté , à une valeur telle que le pont soit poussé par son entraînement de la droite vers la gauche de la Figure 2 et que par conséquent, un effort permanent soit appliqué à l'entraînement du pont appliquant le disque palpeur 110 contre la came 112 du support 46. Ainsi, le porte-came 46 et le disque palpeur 110 sont normalement en contact permanent pendant le fraisage. A ce moment, le moteur 86 d'entraînement du support de base peut être mis en marche de manière que la tête porte-fraise se déplace le long du pont 16 devant la pièce à usiner 26. Comme le montre la Figure 3, le disque palpeur 110 roule, par exemple de la gauche vers la droite, le long de la came de commande :s12 du porte-came 46. Etant donné que le support d'avance horizontal bloqué assure un accouplement rigide entre le disque palpeur 110 et la tête porte-fraise 18, ces derniers exécutent exactement le meme mouvement parallèle aux rails de roulement, de sorte que le profil du porte-came de commande est fraisé sur la pièce à usiner 26. La machine à travailler la pierre selon l'invention présente l'avantage particulier qu une variation de l'intensité du courant qui circule dans le moteur d'entraînement du pont permet d'influencer légèrement et exactement la pression d'appui du disque palpeur 110 contre le porte-came 46.Autrement dit, lorsque pendant une opération de fraisage, la tête porte-fraise 18 rencontre une résistance accrue, parce que la pierre nta pas été dégrossie avec suffisamment de soin ou si la machine n'a pas été réglée de façon optimale au début du fraisage, le pont se déplace à ce moment contre la force de son moteur d'entraînement 56, de sorte que le disque palpeur s'écarte de la came 112. I1 en résulte que le fraisage ne correspond plus exactement à la forme du porte-came 46 et que l'opération de fraisage doit être répétée mais la tête porte-fraise et les autres éléments de la machine à travailler la pierre selon l'invention sont protégés de façon optimale contre tout effort excessif. L'intensité du courant qui circule dans le moteur 56 d'entraînement de pont et par conséquent, la force s'exerçant finalement sur la tête porte-fraise par l'entraînement de pont 54 est déterminée dansschaque cas particulier en fonction de la matière de la pièce en cours d'usinage, du type de tête de fraisage utilisée, de la vitesse d'avance de l'entraînement du support de base, de la résistance au fraisage de la matière à enlever dans les directions horizontale et verticale ainsi que d'autres paramètres.Avec le dispositif selon l'invention, un choix judicieux de la pression d'appui permet d'éliminer le risque de défauts graves. Après chaque passe de fraisage, la tête portefraise doit être à nouveau avancée. Cela se fait de la manière connue dans la direction verticale par un déplace ment vertical du support 22 d'avance d'outil pour pour l'avance de la tête porte-fraise dans la direction horizontale, le support 104 d'avance horizontale est déplacé dans sa glissière de guidage 106 d'une longueur correspondante, de manière à réduire la distance entre la tête porte-fraise 18 et le disque palpeur 110 de la même distance dans la direction horizontale. Si à la première passe de fraisage, une surface fraisée verticale est obtenue sur la pièce à usiner, comme représenté en pointillés sur la Figure 3, sous la référence 114, la surface verticale fraisée 116 est produite après l'avance précitée du support d'avance horizontale 104.Des opérations répétées d'avance et de fraisage permettent ainsi à l'opérateur d'atteindre la profondeur voulue de fraisage sur la pièce à usiner 26, le contour de la surface verticale fraisée correspondant toujours exactement au contour de la came de commande 112 du porte-came 46. La fixation représentée du porte-came de commande 46 sur les montants 36 qui, de leur côté sont fixés sur la plaque support 32, est particulièrement simple et peut être fabriquée à peu de frais. I1 peut néanmoins être avantageux dans des cas déterminés d'application que le porte-came de commande ne soit pas fixé sur la partie tournante de la table porte-pièce 24, mais sur sa partie fixe, par exemple sur le socle 28. Cela présente l'avantage que la plaque support 32 avec la pièce à usiner 26 peut tourner indépendamment du porte-came de commande 46. Cela permet par exemple d'usiner les unes après les autres plusieurs surfaces d'une pièce avec la même forme, ou avec une autre forme après le remplacement du porte-came 46, sans qu'il soit nécessaire de modifier la position de la pièce par rapport à la plaque support 32. tEVENDICATIONS 1 - Machine à travailler la pierre, à commande par gabarit, comprenant une table porte-pièce à usiner, au moins deux rails de roulement horizontaux et parallèles, fixés sur des fondations disposées sur des côtés de la table porte-pièce, un pont essentiellement horizontal pouvant se déplacer sur les rails de roulement au moyen d'un dispositif d'entraînement de pont, un support de base mobile suivant la longueur du pont, un support d'avance d'outil mobile verticalement sur le support de base, une tête porte-outil fixée sur le support d'avance d'outil et un dispositif de commande par gabarit avec un support de came disposé perpendiculairement à la direction longitudinale des rails, un palpeur de came de commande disposé sur le support de base et un dispositif d'appui destiné au maintien du contact entre la came de commande et le palpeur de came, machine caractérisée en ce que le dispositif d'appui comporte au moins un moteur électrique (56) développant un couple à l'arrêt, appli cfuant 'ine force au pont (16) dans la direction longitudinale des rails (12, 14J par l'intermédiaire d'engrenages et admettant un mouvement de retour du pont, s'opposant à la force du moteur. 2 - Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moteur électrique -(56) développant un couple à l'arrêt assure l'entraînement du pont (54). 3 - Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le moteur électrique (56) est fixé sur le pont(l6)et entraîne au moins un pignon (60) qui engrène avec une crémaillère t62) disposée suivant la longueur des rails. 4 - Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le palpeur de came (110) est disposé sur un support d'avance (104) horizontal qui est monté de manière à pouvoir se déplacer sur le support dè base (20)9 dans la direction longitudinale des rails (12, 14). 5 - Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le moteur électrique (56) développant un couple à l'arrêt consiste en un moteur à courant continu à excitation permanente. 6 - Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la force motrice du moteur électrique (56) développant un couple à lçarrêt peut etre commandée électriquement. 7 - Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le porte-came de commande (46) est disposé sur la table porte-pièces (24) 8 - Machine selon la revendication 7D caracté tissée en ce que le porte-came (46) de commande est disposé entre deux montants (36) en saillie sur la table (24) porte-piècesp servant éventuellement au serrage de la pièce à usiner (26).