Brevet FR2588793A1 — publié le 19870424

La présente invention concerne une installation, flexible d'usinage et plus précisément une installation qui peut être utilisée comme machine à mandriner, à aléser, à fraiser, à charioter et à tourner. On a déjà essayé de mettre au point des instal- lations d'usinage ayant une souplese d'application ou flexibilité accrue. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 457 193 décrit un appareil d'usinage qui comporte deux broches coaxiales. Une première broche est montée sur une poupée fixe et l'autre est montée sur une poupée mobile réalisées afin qu'elles permettent le transfert des pièces entre les broches. Des tourelles verticales porte-outil sont supportées par des chariots montés de part et d'autre de l'axe de rotation des broches. Les chariots et en conséquence les tourelles verticales peuvent se déplacer en direction parallèle à l'axe de rotation de la broche. Les tourelles verticales peuvent aussi se déplacer en direction perpendiculaire à l'axe de rotation des broches. L'appareil d'usinage du brevet précité des Etats- Unis d'Amérique n 4 457 193 permet à deux outils d'exécuter simultanément des opérations d'usinage sur une pièce montée sur l'une ou l'autre des broches. En outre, l'appa- reil permet l'usinage d'une pièce montée sur une broche par un outil monté dans une tourelle alors qu'une autre pièce montée dans l'autre broche est usinée par un outil monté dans l'autre tourelle. Bien que ces possibilités donnent à l'appareil un certain degré de flexibilité, celui- ci est cependant limité. Par exemple, comme les tourelles verticales ne sont destinées qu'à maintenir des outils, l'appareil ne peut pas fonctionner à la manière d'une machine à charioter dans laquelle des pièces sont montées sur les tourelles et les broches, ayant des outils convenables, sont déplacées vers la pièce afin qu'elles exécutent une opération d'usinage. L'impossibilité du montage des pièces entre les broches supprime aussi la possibilité de l'usinage simultané des deux extrémités d'une même pièce. Comme les tourelles verticales ne sont pas destinées à retenir des pièces, celles-ci doivent être montées dans les broches et les outils doivent être montés dans les tourelles. Etant donné cette contrainte, des opérations d'usinage qui peuvent être exécutées par l'appareil sont limitées à celles qui peuvent être exécu- tées par un outil non rotatif monté sur une pièce rotative. Etant donné que les tourelles verticales sont montées en permanence sur les chariots, l'appareil ne permet pas le remplacement des tourelles verticales par des tourelles horizontales ou par un accessoire à pointer. L'invention concerne une installation flexible d'usinage qui comporte un premier dispositif de maintien temporaire et en rotation d'une pièce ou d'un outil, un premier dispositif de montage du premier dispositif de maintien afin que celui-ci soit mobile dans les deux sens le long d'un premier axe, un second dispositif de maintien amovible et en rotation d'une pièce ou d'un outil, un second dispositif de montage du second dispositif de maintien afin que celui-ci soit mobile dans les deux sens le long du premier axe et que le second dispositif de maintien soit coaxial au premier dispositif de maintien, un troisième dispositif de maintien amovible d'une pièce ou d'un outil, et un troisième dispositif de montage du troisième dispositif de maintien de manière que ce dernier soit mobile dans les deux sens le long du premier axe entre le premier et le second dispositif de maintien et de manière que le troisieme dispositif de maintien soit mobile dans les deux sens suivant un second axe qui est perpendiculaire au premier. Plus précisément, le premier dispositif de maintien peut être une première broche, le premier dispositif de montage un premier chariot, le second dispositif de maintien une seconde broche, le second dispositif de montage un second chariot, et le troisième dispositif de montage un troisième chariot, l'installation comprenant un chariot principal mobile dans les deux sens suivant le premier axe et un chariot transversal monté sur le chariot principal et destiné à se déplacer dans les deux sens par rapport à ce dernier, suivant le second axe. Dans un mode de réalisation de l'invention, le troisième dispositif de maintien est une tourelle hori- zontale modulaire porte-outil montée de façon temporaire sur le chariot transversal afin qu'elle se déplace avec celui-ci, le long du premier et du second axe. Dans un second mode de réalisation, le troisième dispositif de maintien est une tourelle verticale modulaire porte-outil, montée de façon amovible sur le chariot transversal afin qu'elle se déplace avec celui-ci le long du premier et du second axe. Dans un troisième mode de réalisation, le troisième dispositif de maintien est une pince montée de façon amovible sur le chariot transversal afin qu'elle se déplace avec celui-ci le long du premier et du second axe. La pince comporte deux organes de serrage qui coopèrent l'un avec l'autre afin qu'ils maintiennent temporairement une pièce sur le chariot transversal. Dans un quatrième mode de réalisation, le troi- sième dispositif de maintien est un chariot à pointer monté de façon temporaire sur le chariot transversal afin qu'il se déplace avec lui le long du premier et du second axe. Le chariot à pointer est aussi normalement mobile dans les deux sens suivant un troisième axe perpen- diculaire à un plan contenant le premier et le second axe. Les quatre modes de réalisation décrits précédem- ment permettent à l'installation selon l'invention de constituer une machine à mandriner à une ou deux broches, une machine à aléser de précision, une machine à charioter, un tour, une avance-barre automatique ou une machine à pointer. La présente invention donne donc à l'utilisateur un degré important de flexibilité. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: je la figure 1 est une perspective d'un premier mode de réalisation d'installation flexible d'usinage selon l'invention; la figure 2 est une vue en plan, suivant un axe légèrement incliné par rapport à la verticale, de l'installation flexible d'usinage représentée sur la figure 1; la figure 3 est une perspective d'un second mode de réalisation de machine flexible d'usinage réalisée selon l'invention; la figure 4 est une perspective d'un troisième mode de réalisation d'installation flexible d'usinage réalisée selon l'invention; et la figure 5 est une perspective d'un quatrième mode de réalisation d'une installation flexible d'usinage réalisée selon l'invention. Une installation flexible 10 d'usinage, représentée sur les figures 1 et 2, comporte une base 12 formée d'une construction d'acier usiné. La base 12 a deux extrémités 14, 16 et une table inclinée 18. Deux coulisses 20, 22 en forme de caissons, trempées et usinées, sont placées le long de la table 18. La coulisse 20 est boulonnée et gou- jonnée sur une poutre 24 disposée le long de la table 18, de l'extrémité 14 à l'extrémité 16 de la base 12. La coulisse 22 non seulement est boulonnée et goujonnée sur une poutre 26 placée le long de la table 18, de l'extré- mité 14 à l'extrémité 16 de la base 12, mais encore elle est clavetée sur la poutre 26 afin qu'elle joue le r8le d'un guide ou d'une coulisse de positionnement. Les chariots 28, 30 d'extrémités sont montés afin qu'ils se déplacent sur les coulisses 20, 22, aux extrémités 14 et 16 de la base 12. Le chariot 28 porte une broche 32 à aléser de précision, un moteur alternatif 34 et un réducteur à deux vitesses 36 qui coopère avec le moteur 34 afin que la broche 32 tourne à des vitesses variant de façon continue. Le chariot 30 porte une broche 38 à aléser de précision, un moteur alternatif 40 et un L réducteur à deux vitesses 42 qui coopère avec le moteur 40 afin que la broche 38 tourne à des vitesses qui peuvent varier de façon continue. Les chariots 28 et 30 sont montés sur les glissières 20, 22 de manière que les broches 32, 38 soient placées coaxialement. Des vérins hydrauliques 44, 46 déplacent les chariots 28, 30 suivant un axe Z 48 délimité par les coulisses 20, 22 et qui est disposé suivant la longueur de la table 18. Plus précisément, le vérin 44 a une enve- loppe 50 fixée à l'extrémité 14 de la base 12 et un piston 52 (voir figure 2) fixé au chariot 28. Ainsi, la position du chariot 28 suivant l'axe Z 48 peut varier lorsque le piston 52 du vérin 44 est sorti ou rentré. De même, le vérin 46 a une enveloppe 54 fixée sur l'extrémité 16 de la base 12 et un piston 56 fixé au chariot 30. Ainsi, la position du chariot 30 suivant l'axe Z 48 peut être modifiée par entrée ou sortie du piston 56 du vérin 46. Lorsqu'il est souhaitable que la position des chariots 28, 30 soit fixée temporairement par rapport à l'axe Z 48, ils peuvent être verrouillés temporairement par des pinces hydrauliques (non représentées) sur les coulisses 20, 22. Un chariot central composite 58 est monté de manière qu'il puisse se déplacer suivant l'axe Z 48 entre les chariots 28 et 30. Plus précisément, le chariot central 58 comporte un chariot principal 60 monté afin qu'il se déplace sur les coulisses 20, 22. Deux coulisses trempées et usinées 62, 64, en forme de caissons, sont montées sur le chariot principal 60. Le chariot central 58 comporte aussi un chariot transversal 66 monté sur les coulisses 62, 64 afin qu'il se déplace suivant un axe X 68 délimité par les coulisses 62, 64 et qui est transversal à la table 18. Une tourelle horizontale modulaire 70 de support d'outil est montée de façon amovible sur le chariot trans- versal 66 si bien que la tourelle 70 peut être positionnée dans les deux sens. La tourelle 70 a huit positions quali- fiées 72 d'outil destinées au logement temporaire d'un porte-outil (non représenté) et d'un outil de coupe (non représenté). Un liquide de refroidissement peut être transmis à l'emplacement de coupe par des tuyauteries souples 74 de refroidissement associées chacune à une position correspondante 72 d'outil. La tourelle 70 qui est positionnée mécaniquement et hydrauliquement, peut être programmée afin que les positions 72 puissent être sélectionnées au hasard. Un vérin hydraulique 76 monté entre les coulisses , 22 déplace le chariot central 58 le long de l'axe Z 48. Plus précisément, le vérin 76 comporte une enveloppe 78 fixée à la table 18 de la base 12, et un piston 80 fixé au chariot principal 60 du chariot central 58. La position du chariot principal 60 et en conséquence celle du chariot central 58 le long de l'axe Z 48 peuvent donc être modifiéespar rentrée ou sortie du piston 80 du vérin 76. Lorsque la position du chariot central 58 doit être fixée par rapport à l'axe Z 48, le chariot principal peut être verrouillé temporairement sur les coulisses , 22, par une pince hydraulique (non représentée). Un vérin hydraulique 82 déplace le chariot transversal 66 suivant l'axe X 68. Plus précisément, le vérin 82 a une enveloppe 84 fixée au chariot principal 60, et un piston 86 (voir figure 2) fixé au chariot transversal 66. La position du chariot transversal 66 suivant l'axe X 68 peut ainsi être modifiée par sortie ou rentrée du piston 86 du vérin 82. Lorsque la position du chariot transversal 66 doit être fixée par rapport à l'axe X 68, le chariot 66 peut être verrouillé temporairement sur les coulisses 62, 64, par une pince hydraulique (non représentée). Un transducteur linéaire 88 de réaction ayant une résolution de 1 micron, est monté sur la table 18. Il a trois positions de repos destinées à permettre le posi- tionnement précis de l'un quelconque des chariots 28, 30 d'extrémités et central 58, suivant l'axe Z 48. Un autre transducteur linéaire 90 de réaction ayant une résolution de 1 micron est monté sur le chariot transversal 66 afin qu'il permette le positionnement précis du chariot 66 sui- vant l'axe X 68. Le mode de réalisation des figures 1 et 2 peut fonctionner de la même manière qu'une machine à mandriner à une seule broche ou à deux broches. Sous forme d'une machine à une seule broche, une pièce est serrée dans l'une des broches 32, 38 et un ou plusieurs outils sont montés sur la tourelle 70. Le chariot central 58 est déplacé suivant l'axe Z 48 vers la broche dans laquelle la pièce est maintenue afin que l'outil ou les outils puissent effectuer une opération d'usinage sur la pièce. Dans le cas d'une machine à deux broches, -la tourelle 70 a un outil destiné à exécuter une opération d'usinage sur une pièce retenue dans l'une des broches 32, 38, un autre outil au moins étant destiné à effectuer une opération d'usinage sur une pièce maintenue dans l'autre broche 32, 38. Lors de l'exécution d'une opération d'usinage sur une pièce retenue dans la broche 32, le chariot central 58 se déplace dans un sens suivant l'axe X 48, vers la broche 32. Lorsque la pièce retenue dans la broche 32 a été usinée, une opération d'usinage peut être exécutée sur la pièce retenue dans la broche 38, par déplacement du chariot central 58 dans l'autre sens suivant l'axe Z 48, vers la broche 38. En outre, une seule pièce peut être retenue par exemple par la broche 32 afin qu'elle soit usinée par un outil monté dans la tourelle 70. Après son usinage, la pièce peut être transférée automatiquement à la broche 38 par déplacement de celle- ci suivant l'axe Z 48, vers la broche 32. Lorsque la pièce a été serrée dans la broche 38, celle-ci peut être ramenée à sa position d'origine avant l'exécution d'une autre opération d'usinage de la pièce à l'aide d'un outil convenable monté dans la tourelle 70. Il faut noter que la pièce peut être transférée de la broche 38 à la broche 32, aussi bien que de la broche 32 à la broche 38. Le mode de réalisation des figures 1 et 2 peut aussi être utilisé comme tour, l'une des broches 32, 38 jouant le rôle d'une poupée et l'autre d'une contre-poupée. Un outil convenable est monté dans la tourelle 70 et il est positionné afin qu'il exécute une opération d'usinage sur une pièce lorsqu'elle est entraînée en rotation par les broches 32, 38. Lorsque les broches 32, 38 ont des trous qui débouchent, le mode de réalisation des figures 1 et 2 peut aussi être utilisé comme machine automatique avance-barre dans laquelle une barre avance dans l'une ou l'autre des broches 32, 38 vers un outil porté par la tourelle 70. Plus précisément, après avance de la barre par exemple dans la broche 32, un mandrin convenable se trouvant dans la broche 32 maintient la barre en position lorsqu'elle est entraînée en rotation, et un outil monté dans la tourelle 70 est déplacé vers la barre afin qu'il exécute une opération d'usinage. Lorsque cette opération a été terminée, le chariot central 58 peut être écarté de la barre -suivant l'axe X 68 et l'autre broche 38 peut être déplacée vers une position dans laquelle elle saisit la barre. Lorsque la barre est maintenue par les broches 32, 38, un outil de coupe maintenu par la tourelle 70 peut être déplacé suivant l'axe X 68 vers une position dans laquelle il coupe la barre. La partie coupée de la barre peut alors être transportée par la broche 38 vers une position dans laquelle un autre outil monté sur la tourelle effectue une opération d'usinage sur une autre extrémité ou dans une zone non usinée de la partie découpée de la barre. Les figures 3, 4 et 5 représentent trois autres modes de réalisation de l'invention. Les éléments de ces trois figures qui correspondent à ceux qu'on a décrit en référence aux figures 1 et 2 portent des références numériques correspondantes, augmentées d'une centaine, de deux centaines ou de trois centaines respectivement, les nouveaux éléments ayant des références numériques im- paires. Les modes de réalisation des figures 3, 4 et 5 sont construits et fonctionnent de la même manière que le mode de réalisation des figures 1 et 2, sauf indication contraire. Comme l'indique la figure 3, un chariot central 158 a une tourelle modulaire verticale 111 porte-outil qui peut être positionnée dans les deux sens. La tourelle verticale 111 a six positions qualifiées 113 d'outil. La tourelle verticale 111 est destinée essentiellement à exécuter les mêmes opérations d'usinage que la tourelle horizontale 70 du mode de réalisation des figures 1 et 2. Une raison du remplacement de la tourelle horizontale 70 par la tourelle verticale 111 est qu'elle laisse de l'espace disponible. Sur la figure 4, un chariot central 258 a une pince hydraulique automatique 211 destinée à maintenir une pièce afin qu'elle ne tourne pas. Grâce au montage d'un outil convenable dans une broche 232 et au déplacement de la pièce vers l'outil, une opération d'usinage peut être exécutée sur la pièce. Lorsqu'un autre outil est monté dans une broche 238, la pièce peut subir une seconde opération d'usinage par écartement de la broche 232 et rap- prochement de la broche 238. Le mode de réalisation de la figure 4 peut aussi être utilisé comme machine à cha- rioter par maintien du chariot central 258 en position fixe et par déplacement des broches 232 et 233 vers le chariot central 258, deux opérations d'usinage pouvant être exécutéessimultanément ou successivement aux extrémités opposées de la piece. Sur la figue 5, un chariot central 358 comporte un chariot vertical 311 destiné à se déplacer verticalement suivant un axe Y 313 qui est perpendiculaire a un plan contenant un axe Z 348 et parallèle aux coulisses 320, 322, sous la commande d'un vérin hydraulique non représenté. Ce mode de réalisation permet l'exécution d'une opération de pointage par montage d'un outil dans le chariot 311 et d'une pièce dans l'une des deux broches 332, 338. Dans une variante, le chariot 311 peut maintenir la pièce alors que l'outil est maintenu par l'une des broches 332, 338. Lors du fonctionnement des quatre modes de réali- sation décrits précédemment, tous les déplacements d'usinage le long des divers axes sont commandés numériquement par un ordinateur. Le sens et la vitesse de déplacement des broches sont aussi commandés numériquement par l'ordi- nateur. En outre, toutes les opérations ou fonction de découpe de métal sont réalisées par la même commande numérique. Dans une variante, un autre support de pièce ou d'outil peut être monté de manière qu'il puisse se déplacer dans les deux sens suivant l'axe Z 48 entre les broches 32, 38 et de manière qu'il puisse se déplacer dans les deux sens le long de l'axe X 68. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux appareils qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 1 1 REVENDICATIONS 1. Installation flexible d'usinage, comprenant un premier dispositif de maintien amovible et en rotation d'une pièce, un premier dispositif de montage du premier dispositif de maintien de manière que ce dernier soit mobile dans les deux sens le long d'un premier axe, un second dispositif de maintien amovible et en rotation d'une pièce, un second dispositif de montage du second dispositif de maintien de manière que ce dernier soit placé coaxialement au premier dispositif de maintien, un troisième dispositif de maintien amovible d'un outil, un troisième dispositif de montage du troisième dispositif de maintien afin que -ce dernier soit mobile dans les deux sens suivant le premier axe entre le premier et le second dispositif de maintien et de manière que le troisième dispositif de maintien soit mobile dans les deux sens suivant un second axe qui est perpendiculaire au premier, ladite installation étant caractérisée en ce que le second dispositif de montage (30) porte le second dispositif de maintien (38) de manière que ce dernier soit mobile dans les deux sens le long du premier axe (48) vers le premier dispositif de maintien (32) ou à distance de celui-ci. 2. Installation selon la revendication 1, caracté- riséeen ce que le premier dispositif de maintien (32) main- tient de façon interchangeable des outils et des pièces, et le second dispositif de maintien (38) maintient de façon interchangeable des outils et des pièces. 3. Installation selon la revendication 2, caracté- risée en ce que le troisième dispositif de maintien (70, 111, 211, 311) maintient de façon interchangeable des outils et des pièces. 4. Installation selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisée en ce que le premier dispositif de maintien comporte une première broche (32), le premier dispositif de montage comporte un premier chariot (28), le second dispositif de maintien comporte une seconde broche (38), le second dispositif de montage comporte un second chariot (30), et le troisième dispositif de montage comporte un troisième chariot (58), celui-ci comprenant un chariot principal (60) mobile dans les deux sens le long du premier axe et un chariot transversal (66) monté sur le chariot principal et destiné à se dépla- cer dans les deux sens par rappoort à lui suivant le second axe. 5. Installation selon la revendication 4, caracté- risée en ce que le troisième dispositif de maintien est une tourelle horizontale modulaire (70) de support d'outil, la tourelle étant montée de façon amovible sur le chariot transversal afin qu'elle se déplace avec celui-ci le long du premier et du second axe. 6. Installation selon la revendication 4, caracté- risée en ce que le troisième dispositif de maintien est une tourelle verticale modulaire (111) de support d'outil, la tourelle étant montée de façon amovible sur le chariot transversal afin qu'elle se déplace avec celui-ci le long du premier et du second axe. 7. Installation selon la revendication 4, caracté- risée en ce que le troisième dispositif de maintien est une pince (211) montée de façon amovible sur le chariot transversal afin qu'elle se déplace avec celui-ci le long du premier et du second axe, la pince comprenant une paire d'organes de serrage qui coopèrent l'un avec l'autre afin qu'ils serrent de façon amovible une pièce sur le chariot transversal. 8. Installation selon la revendication 4, caracté- risée en ce que le troisième dispositif de maintien est un chariot à pointer (311) monté de façon amovible sur le chariot transversal et destiné à se déplacer avec celui-ci le long du premier et du second axe, le chariot à pointer étant aussi mobile dans les deux sens suivant un troisième axe (313) qui est perpendiculaire à un plan contenant le premier et le second axe. 9. Installation selon l'une quelconque des reven- dications 4 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte un premier dispositif (44) de déplacement du premier dispositif de montage dans les deux sens suivant le premier axe, un second dispositif (46) de déplacement du second dispositif de montage le long du premier axe dans les deux sens, un troisième dispositif (76) de déplacement du chariot principal dans les deux sens le long du premier axe, et un quatrième dispositif (82) de déplacement dans les deux sens du chariot transversal suivant le second axe. 10. Installation selon la revendication 9, carac- térisée en ce que le premier dispositif de déplacement est un premier vérin hydraulique (44), le second dispositif de déplacement est un second vérin hydraulique (46), le troisième dispositif de déplacement est un troisième vérin hydraulique (76) et le quatrième dispositif de déplacement est un quatrième vérin hydraulique (82). 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que le premier, le second, le troisième et le quatrième vérin hydraulique sont commandés numéri- quement par un ordinateur. 12. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisée en ce que la première et la seconde broche ont des trous qui débouchent si bien que les deux broches permettent une avance automatique de barre. 13. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier, le second et le troisième dispositif de montage (28, 30, 58) sont disposés afin qu'ils coulissent sur deux coulisses (20, 22) portées par une table inclinée (18). 14. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier et le second dispositif de montage (28, 30) peuvent être déplacés indépendamment ou simultanément le long du premier axe vers le troisième dispositif de montage (58) ou à distance de celui-ci. 15. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un premier dispositif de blocage du premier dispositif de montage en position prédéterminée le long du premier axe, un second dispositif de blocage du second dispositif de montage en position prédéterminée suivant le premier axe, et un troisième dispositif de blocage du troisième dispositif de montage en position prédéterminée le long du premier axe. 16. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par un dispositif transducteur linéaire à réaction destiné à commander le positionnement automatique du premier, du second et du troisième dispositif de montage (28, 30, 58) le long du premier axe. 17. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un quatrième dispositif de maintien amovible d'une pièce ou d'un outil et un quatrième dispositif de montage du quatrième dispositif de maintien afin que ce dernier soit mobile dans les deux sens suivant le premier axe, entre le premier et le second dispositif de maintien, et de manière que le quatrième dispositif de maintien soit mobile dans les deux sens le long du second axe.