Brevet FR2494615A1 — publié le 19820528

Dispositif d'équilibrage d'une tête d'usinage se déplaçant sur une traverse de fraiseuse à un seul montant. La présente invention a pour objet un dispositif d'équilibrage d'une tête d'usinage se déplaçant sur une traverse de fraiseuse à un seul montant. On connaît des fraiseuses dont la tête d'usinage à axe vertical coulisse horizontalement sur une traverse horizontale fixée sur un montant vertical ou montée coulissante verticalement sur des glissières portées par ce montant. Ce montant vertical est soit fixe, soit mobile sur des glissières parallèles ou perpendiculaires à l'axe principal de la table sur laquelle sont fixées les pièces à usiner. Toutefois, lors du déplacement de la tète d'usinage, on peut constater que le changement de position de la projection horizontale de son centre de gravité provoque des modifications importantes des efforts supportés par la traverse, le montant et leurs éléments de fixation, ce qui entraîne des déformations nuisi- bles pour la géométrie de la fraiseuse. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. Conformément à la présente invention, le dispositif com- prend une masse mobile montée mobile axialement et horizontalement sur un moyen de support solidaire du montant vertical ou monté coulissant verticalement sur celui-ci et parallèle à la traverse, ladite masse et la tête d'usinage étant reliées à un moyen d'entraînement assurant la synchronisation des mouvements de la masse et de la tête d'usinage. Cette disposition permet de maîtriser les variations du centre de gravité de l'ensemble constitué par la tête d'usinage et la masse mobile, de telle sorte que sa projection verticale reste fixe ou se déplace dans des limites compatibles avec la rigidité de l'ensemble constitué par la traverse et le montant. Il en résulte que les déformations géométriques de la fraiseuse liées au déplacement de la tête d'usinage sont soit annulées, soit corrigées à volonté. Il est possible de choisir une masse mobile d'un poids tel ou dont le mouvement soit synchronisé avec celui de la tête d'usinage de manière telle que le centre de gravité de l'ensemble 2 494 15 se rapproche du montant vertical lorsque la tête d'usinage s'en éloigne, ce qui produit une flexion du montant et un bascule:eut consécutif de la traverse dans son plan vertical qui. compense ou annule les effets de la flexion de la traverse sous l'effet du poids de la tète. Il est possible également si la masse mobile est supportée par une traverse auxiliaire, d'utiliser un moyen de suspension mobile de la tête d'usirage sur cette traverse auxiliaire pour porter tout ou partie du poids de la tête d'usinage et soulager d'autant la traverse principale; toutefois, cette disposition n'est pas indispensabile pour at.eindre les buts visés par la présente inven Lion. D'autreS caractéristiques et avantages de lPinvention seront mieux ce.mris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés, suI lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation de face d'une fraiseuse à montant mobile et traverse Lixe dquipée du dispositif d ' équilibrage suivant 1' invention; - le figure 2 est une vue e. élévation latérale de la même fraiseuse et du dispositif d'équilibrage; - la figure 3 est une vue en élévation de fÉce d'un autre mode de réalisation avec une fraiseuse à montant fixe et traverse fixe équipée du dispositif d'équilibrage suivant l'invention supporté par une traverse auxiliaire; - la figure 4 est une vue partielle en élévation laté- rale de la fraiseuse représentée à la figure 3 et du dispositif d'équilibrage; - 1-; figure 5 est une vue schématique d'une fraiseuse suivant la figure 1 sur laquelle sont représentés iespoids eu les réactions d'appui mises en oeuvre. Aux figures 1 et 2, on a représenté une fraiseuse à montant mobile et traverse fixe qui comprend un bati longitudinal 1 sur lequel est monté coulissant horizontalement,par l'intermédiaire de glissières et patins 2, 2a, un montant vertical 3 supportant une traverse fixe 4 s'étendant horizontalement en porte à faux d'un côté du montant. Sur la traverse 4, est montée coulissante horizontalement une tête de fraisage 5 qui comporte à sa partie inférieure une broche porte-outil 6. Conformément à l'invention, une masse d'équilibrage 7 est montée coulissante horizontalement au moyen de glissières 8, 8a sur la face supérieure de La traverse 4. Sur la face avant de la traverse 4 au-dessous de la masse d'équilibrage 7, est disposé une chaîne ou cable sans fin 9 qui est supporté par deux pignons dentés ou poulies 10, lOa entre lesquels ladite chaîne ou ledit cable est tendu. Les pignons ou poulies 10, 10a sont montes en rotation libre sur des axes horizontaux Il, lia espacés l'un de l'autre et fixés sur la traverse 4. La partie supérieure de la tête de fraisage 5 est rendue solidaire par un organe de fixation 12 du brin inférieur de la chaîne sans fin 9, alors que la masse 7 est rendue solidaire du brin supérieur par un organe de fixation 13. Ainsi, lorsque la tête de fraisage 5 se déplace d'une distance C pour passer de la position 5 représentée en trait plein à la position 5a représentée en trait interrompu, la masse mobile 7 qui se trouve à la position reprdsentée en trait plein se déplace en sens contraire d'une même distance C pour passer à la position 7a représentée en trait interrompu. Sur l'ensemble de la fraiseuse schématisé à la figure 5, le montant 3 et la traverse 4 exercent par eux-mêmes des forces cons- tantes sur leurs appuis 2 et 2a sur le bâti 1. Les éléments mobiles par rapport au corps de la fraiseuse, c'est-a-dire la tête de fraisage 5 et la masse d'équilibrage 7, appliquent par contre des forces varia- bles Fl et F2 sur les appuis 2 et 2a. Le déplacement x de la masse d'équilibrage 7 de poids M est égal et de sens contraire au déplace- ment, mentionné également par la référence x, de la tête de fraisage de poids T. On peut en déduire: F1 = T M x + Mm + (M+ T) F2 = M-T Mm + Tt 1 1 Il en résu]te qu',e si M = T, c'est- -dire s!i l. s e, d. la massa 7 est égal au poids de La tete de fraisage 5, les forces F et 2 ne dépenëent pas de x et demeurent donc constantes, quelle que soit la position déterminée par x, de la tgte de fraisage s ) frces s'exerçant dans le sens vertical sur le montant vertica e a fraiseuse et sur ses appuis étant constantes, sa position dene le plan vertical est indépendante de la position de la tâte attei- gnant ainsi le but visé. Si le poids M de la masse 7 est supérieur à celui T de la tête de fraisage 5, la force d'appui FI s'accroît de la vaieur négative T-1 Lx lorsque x augmente de ex, c'est-à-dire lorsque lt tê.te de fraisag.e 5 s' éloi-ne du montant 3, et la force d'appoui T7 s'accroît de la valeur positive 1 - T x dnas le même eps. L'appui 2 est donc surchargeé et s'affaisse, alors que l'appui 2a est déchargé et se relève.!1 en résulte un basculement du montant 3 et de la traverse 4 qui assure le relèvement de l'extrémité libre de la traverse 4, compensant ainsi l'affaissement entraIn du po'ids M de la smsse 7 et de la distance mi pour parfaire la cor- rection des dé_r:mations de la fraiseuse. Aux figures 3 et 4, on a reprs enté un autre -mode de réalisation de la fraiseuse qui comporte un montant fixe 3 sur lequel est montée une traverse fixe 4 qui comrprend ies mimes éléments principaux que ceux: mentionnés ci-dessus et représentés aux figures 1 et 2. Toutefois, dans ce mode de réalisation de la fraiseuse. a masse d &.uilr, 7 se déplace sur des,lissire_ û ta qui sont prévues sur une traverse auxiliaire 14 dont la partie l!a est en -,u.. et soiidaire du cntant 3 par l'intermédiaire de la traverse 4. La partie 14b de la tra..verse iiaire 14 est ind- pendante en flexion de la traverse principale 4. Aux deux extrémités de la traverse auxiliaire 14, sent fixes deux bras 15, 15a sur lesquels sont fixes respectivement deux axes 11, lla portant des pignons dentés 10, lOa sur lesquels est montée la chaîne sans fin 9 qui est reliée par des organes de fixation 12 et 13 à la tête de fraisage 5 et A la masse 7. Par ailleurs, la tête de fraisage 5 est munie à sa partie supérieure d'un bras 16 s'étendant verticalement et portant un axe 17 sur lequel est monté en rotation libre un galet 18 se déplaçant sur un chemin de roulement 19 prévu sur l'un des bords de la traverse auxiliaire 14. De ce fait, la traverse auxiliaire 14 supporte à la fois le poids de la masse d'équilibrage 7 qui se déplace sur sa face supérieure et tout ou partie du poids de la tête de fraisage 5 par le bras 16 et le galet 18. La traverse principale 4 ne supporte plus que la partie résiduelle du poids de la tête 5 et sa déformation par flexion dans le plan vertical due au mouvement horizontal de la tète 5 est réduite d'autant, la précision d'usinage de la fraiseuse s'en trouvant ainsi améliorée. Le bras de suspension 16 est conçu de façon à exercer une force constante ou variable de sustentation de la tête de frai- sage 5, par exemple à l'aide d'un vérin hydraulique ou d'un ressort non représenté au dessin. Bien entendu, l'invention n'est pas limitative et l'homme de l'art pourra y apporter des modifications sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif d'équilibrage d'une tête d'usinage se déplaçant horizontalement sur une traverse fixe ou mobile solidaire d'un montant vertical fixe ou mobile, caractérisé en ce qu'il com- prend une masse mobile (7) montée mobile axialpment et horizontalement sur un moyen de support (4, 14) solidaire du montant vertical (3) eu parallèle à la traverse, ladite masse (7) et la tête d'usinage (5) étant reliées à un moyen d'entraînement (9) assurant la synchronisa- tion des mouvements de la masse (7) et de la tête d'usinage (5). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de support de la masse d'équilibrage (7) est cons- titué par la traverse (4) solidaire du montant (3) et sur laquelle coulisse la tête d'usinage (5). 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de support de la masse d'équilibrage (7) est constitué par une traverse auxiliaire (14) disposée au-dessus de la traverse principale (4) sur laquelle coulisse la tète d'usinage (5), ladite traverse auxiliaire (14) étant solidaire du montant (3) ou montée coulissante sur celui-ci à l'une de ses extrémités et indépendante de la traverse principale (4) dans sa partie en porte à faux. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement en synchronisme de la masse d'équili- brage est constitué d'un cable ou d'une chaîne sans fin (9) supporté par deux pignons ou poulies 10, lOa montés en rotation libre sur des axes espacés l'un de l'astre fixés sur Le moyen d- support4 414), ladite masse (7) étant solidaire de l'un des brins du cable ou de la clhane sans fin (9) er la tête d'usinage (5) de l'autre brin. 5. Dispositif suivant la revendication., caractérisé en ce que la tête d'usinage (5) est supportée en tout ou partie par un moyen de suspension (16, 18) en appui sur la traverse auxiliaire (14) et susceptible de se déplacer par rapport à cette dernière. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de suspension est constitué d'un bras (16) s'étendant verticalement qui est solidaire de la partie supérieure de la tête d'usinage (5) et qui est muni à son extrémité libre d'un axe (17) sur lequel est monté en rotation libre un galet (18) se déplaçant sur un chemin de roulement (19) prévu sur la face supérieure de la traverse auxiliaire (14). 7. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de suspension (16, 18) comporte un organe élastique équilibrant tout ou partie du poids de la tête d'usinage (5). 8. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de suspension (16, 18) comporte un vérin hydraulique alimenté en fluide sous une pression constante et exerçant une force d'équilibrage constante sur la tête d'usinage (5). 9. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la masse d'équilibrage (7) a un poids égal à celui de la tête d'usinage (5). 10. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la masse d'équilibrage (7) a un poids supérieur à celui de la tête d'usinage (5) déterminé de telle sorte que le basculement du montant (3) fixe ou mobile lors des déplacements de la tête d'usinage (5) entraîne un mouvement de la partie libre de la traverse (4) qui compense en tout ou partie la flexion de celle-ci sous l'effet du poids de la tête d'usinage (5).