Brevet FR2620065A1 — publié le 19890310

MACHINE DE TRAITEMENT DE PIECES DE MECANIQUE La présente invention concerne une machine de traitement automatique de pièces de mécanique et notamment pour l'usinage et/ou le taraudage des écrous, comprenant un dispositif d'alimentation conçu pour amener lesdites pièces vers au moins une unité de traitement. Les machines actuelles qui assurent le taraudage des écrous ne comportent aucun dispositif pour positionner de façon très précise les écrous de telle manière que l'axe du taraud soit tout à fait perpendiculaire aux faces supérieure et inférieure généraJement hexagonales desdits écrous. Or, I'assemblage automatisé effectué par des robots de montage qui est de plus en plus courant, notamment dans l'industrie automobile, exige une précision très grande dans la fabrication des écrous. En particulier, I'axe du taraudage doit être perpendiculaire au plan des faces principales avec une tolérance minime, pour que l'écrou puisse être engagé correctement et vissé sur le boulon correspondant. Cette caractéristique ne peut pas être garantie par les machines actuelles. La présente invention se propose de pallier cet inconvénient en réalisant une machine qui permet d'effectuer l'usinage et/ou le taraudage des écrous avec une précision suffisante pour permettre le montage de ces écrous par des robots d'assemblage. Dans ce but, la machine de traitement selon l'invention est caractérisée en ce que le dispositif d'alimentation comprend des moyens pour amener une pièce après l'autre dans une unité centrale d'usinage, en ce que cette unité centrale d'usinage comporte des organes de positionnement pour maintenir ces pièces pendant leur usinage et des organes d'usinage pour effectuer ledit usinage, et en ce que la machine comprend également deux unité-s latérales de traitement disposées de part et d'autre de l'unité centrale d'usinage, des moyens répartiteurs pour distribuer successivement à chacune de ces unités latérales de traitement une pièce préalablement usinée par l'unité centrale d'usinage, ainsi que des moyens d'entraînement et de commande pour engendrer les déplacer- ents des pièces en mouvement. Selon un mode de réalisation avantageux de la machine, le dispositif d'alimentation comporte un bras manipulateur agencé pour prélever une pièce en un point d'approvisionnement donné et pour l'amener vers les organes de positionnement. Les organes de positionnement comportent avantageusement un mandrin à deux mors à serrage concentrique. L'unité centrale d'usinage comporte de préférence une broche supérieure et une broche inférieure, respectivement montées sur deux coulisses agencées pour assurer les déplacements de montée et de descente de ces broches. Les moyens répartiteurs comportent de préférence un coulisseau à déplacement transversal agencé pour repousser une pièce préalablement usinée de la zone d'usinage vers la zone de taraudage. Le bras manipulateur est avantageusement agencé pour amener une pièce à traiter au-dessous d'une pièce amenée précédemment et qui a subi ledit usinage, et pour soulever ladite pièce usinée. Le coulisseau à déplacement transversal est monté au-dessus du mandrin de serrage et sa trajectoire passe par la position occupée par ladite pièce usinée soulevée par la pièce suivante amenée par le bras manipulateur. Ce coulisseau comporte de préférence un poussoir agencé pour repousser ladite pièce lors de son déplacement transversal, une patte de retenue agencée pour limiter le déplacement en hauteur de cette pièce pendant son déplacement transversal et une face inférieure plane de référence de hauteur pour la pièce suivante. Pendant un cycle de fonctionnement de la machine, le coulisseau est agencé pour effectuer un déplacement transversal droite-gauche ou sice et versa pour amener une première pièce à une première unité latérale de traitement, et pour effectuer un déplacement transsersal gauchedroite ou vice et versa, pour amener une deuxième pièce à la deuxième unité latérale de traitement. Le coulisseau à déplacement transversal est commandé par un mécanisme comportant deux cames et deux maîtres cylindres commandés par ces cames. Le bras manipulateur est commandé hydrauliquement respectivement par deux cames associées respectivement à deux maîtres cylindres. Le bâti comporte avantageusement un bac de recyclage du lubrifiant contenant une pompe de recyclage. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé dans lequel la fig. 1 représente une vue de côté en élévation de la machine selon l'invention, la fig. 2 représente une vue frontale de la machine selon la fig. I, la fig. 3 représente une vue frontale du mandrin de serrage à deux mors et du coulisseau répartiteur des pièces, la fig. 4 représente une vue de côté du mandrin de serrage et du coulisseau répartiteur, et la fig. 5 représente une vue de dessous illustrant le mandrin et le coulisseau ainsi que le mécanisme d'entraînement de ce coulisseau. En référence aux fig. I et 2, la machine 10 représentée comporte un bâti 1 1 sur lequel sont montés un dispositif d'alimentation 12 conçu pour amener les écrous à usiner et à tarauder vers une unité centrale d'usinage 13 et deux unités latérales de taraudage 14 et 15 disposées de part et d'autre de l'unité centrale d'usinage 13, et divers moyens de commande et d'entraînement qui seront décrits plus en détail par la suite. En fonctionnement, les écrous sont amenés par une glissière 16 en forme d'arc de cercle et pris en charge un à un par un bras manipulateur 17 qui les amène en position dans l'unité centrale d'usinage 13. Dans cette unité, un mandrin de serrage les maintient pendant toute la durée de l'usinage qui peut consister en un surfaçage simple ou double face ou en toute autre opération d'usinage telle que le chanfreinage etc. A la suite de cette intervention, les écrous sont distribués alternativement à droite et à gauche vers les deux unités latérales de taraudage. La double unité de taraudage permet un gain de temps considérable. En effet, on estime que la durée de l'usinage effectué par l'unité centrale d'usinage 13 est sensiblement égale à la moitié du temps nécessaire au taraudage effectué par les unités latérales de taraudage.De ce fait, l'existence de deux unités de taraudage permet d'effectuer un usinage complet pendant que les deux unités de taraudage effectuent chacune une demi-opération de taraudage, c'est-à-dire globalement un taraudage complet. Après le taraudage, les écrous sont évacués sur une rampe (non représentée) d'où ils peuvent être repris par exemple par un transporteur à bande, une chaîne à godets ou tout autre dispositif approprié. Les copeaux et le lubrifiant sont récupérés par des bacs 18 et 19. Dans la realisation représentée par ces figures, les écrous sont amenés un à un, par un distributeur du type vibreur ou similaire, à l'entrée supérieure de la glissière 16 d'où ils glissent les uns derrière les autres jusqu'au point inférieur d'où ils sont pris en charge par le bras manipulateur 17 selon un mouvement qui sera décrit par la suite. L'unité centrale d'usinage 13 d'un type connu se compose, dans le cas présent, d'une broche inférieure 20 entraînée par un moteur d'entraînement 21 couplé à l'axe de la broche par une courroie 22 masquée par un capot de protection 23, ainsi que d'une broche supérieure 24 entraînée par un moteur d'entraînement 25 couplé à l'axe de la broche par une courroie 26 masquée par un capot protecteur 27. La broche inférieure 20 est montée sur une coulisse 28 agencée pour permettre de déplacer ladite broche selon une direction verticale. Ce déplacement de montée-descente est contrôlé par un circuit électronique approprié, logé dans un boîtier 29. Une butée mécanique de fin de course 3G, réglable en position, est montée sur un support fixe 31 solidaire d'un des éléments de la coulisse 28, et limite la course du mouvement ascendwint de la broche inférieure. De façon similaire, la broche supérieure 24 es. montée sur une coulisse 32 agencée pour permettre de déplacer ladite broche selon une direction verticale. Ce déplacement de montée-descente est contrôlé par des interrupteurs électriques appropriés logés dans un boîtier 33. Une butée mécanique de fin de course 34, réglable en position, est montée sur un support fixe 35 solidaire d'un des éléments de la coulisse 32 et limite la course du mouvement descendant de la broche supérieure. Les broches inférieure et supérieure sont conçues pour assurer un usinage, respectivement sur la face inférieure et la face supérieure d'un écrou et/ou dans l'alésage de l'écrou, ces opérations pouvant être effectuées individuellement ou conjointement. Chacune des deux unités latérales de taraudage 14 et 15 de type connu, telles que représentées par la fig. 2, comporte une broche 45 équipée d'un porte-outil 41 et entraîné par un moteur d'entraînement 42. L'ensemble est monté sur une coulisse 43 qui assure le réglage en hauteur selon une direction verticale des unités de taraudage. Les coulisses 43 sont actionnées mécaniquement. La partie inférieure du bâti contient un bac à lubrifiant 52 dans lequel plonge une pompe de recyclage 53 dont le rôle consiste à faire circuler le lubrifiant qui asperge les outils d'usinage et de taraudage pendant leur travail. Une tôle perforée 54 retient les copeaux qui tombent dans les bacs 18 et 19 qui peuvent également réceptionner les écrous usinés et taraudés, à moins que ces derniers ne soient directement évacués par un transporteur à bande ou similaire (non représenté). Un déflecteur 55 est monté sur l'unité centrale d'usinage. Lorsque les écrous sont amenés par le bras manipulateur 17, ils sont pris en charge par le mandrin 56 à deux mors à serrage concentrique. Après leur usinage, un coulisseau 57 à déplacement transversal les distribue alternativement à l'unité latérale droite de taraudage et à l'unité latérale gauche de taraudage. Le mécanisme correspondant comporte quatre maîtres cylindres 44 (44' caché sur la fig. 11 et 45 (45' également caché sur la fig. 1) dont les phases sont commandées par quatre cames 46, 47 et 46', 47', ces dernières étant cachées sur la fig. I.Les cames 46 et 47 sont montées sur un arbre rotatif 48 entraîné par une poulie réductrice 49 qui commande les déplacements du bras manipulateur 17, et les cames 46' et 47' sont montées sur un arbre 48' entraîné suivant un rapport de 1/2 par les pignons 50 (ces derniers étant également masques sur la fig. 1), qui commandent les déplacements du coulisseau 57. Cet ensemble mécanique est monté dans un carter du bâti 11 dont le socle est constitué par un bac à huile 51 dans lequel plongent les cames 46, 47, 46' et 47'. Le mécanisme décrit ci-dessus assure le- synchronisme des déplacements du bras manipulateur 17 et du coulisseau à déplacement transversal 57. L'ensemble des informations sur la position des déplacements du bras manipulateur et du coulisseau à déplacement transversal 57 est recueilli à la sortie de l'arbre 48' par un jeu de cames et un boîtier à contact 58. La synchronisation au manipulateur 17 et coulisseau 57 de l'ensemble des mouvements des éléments : mandrin 56, unité centrale d'usinage 13 et unités latérales de taraudage 14 et 15, est assurée par un système électronique, non représenté par les fig. 1 et 2, qui traite les informations citées ci-dessus. Le mandrin de serrage ainsi que le coulisseau de distribution seront décrits plus en détails par la suite. En référence aux fig. 3 à 5, le mandrin de serrage 56 de type connu se compose essentiellement d'un corps 60 et de deux mors 61 coulissant à l'intérieur de ce corps. Comme mentionné précédemment, ces mors sont à serrage concentrique et sont actionnés de façon symétrique par un vérin hydraulique (non représenté) incorporé au corps 60. Les mors 61 sont interchangeables et peuvent être remplacés en fonction des dimensions des pièces à usiner et à tarauder. Le coulisseau de distribution 57 se compose essentiellement d'un corps 70 monté sur le cylindre d'un vérin hydraulique 71 entre deux ressorts de compression 72 et 73 dont le rôle consiste à absorber les contraintes excessives dues, le cas échéant, à un blocage du coulisseau St une pièce se coince au cours de son déplacement latéral qui doit l'amener de l'unité centrale d'usinage vers une des unités latérales de taraudage et compenser les variations des courses dues aux différentes dimensions des pièces. Pour commander les déplacements du coulisseau, le liquide de commande hydraulique est injecté par l'ouverture 74 dans le conduit central 75 de la tige de piston 76, ce qui a pour efiet de déplacer le cylindre du vérin 71 auquel est couplé le corps 70 du coulisseau distributeur 57.A son extrémité antérieure, ce corps porte un support 77 auquel est fixée, par exemple au moyen de vis 78, la plaque répartitrice 79 du coulisseau 57. Cette plaque comporte à chacune de ses extrémités, d'une part un poussoir 80 ayant par exemple une découpe angulaire qui s'adapte au profil des écrous à tarauder, et d'autre part une patte de retenue 81 qui se prolonge au-delà du poussoir pour retenir les pièces à traiter et éviter qu'elles ne se soulèvent pendant leur transfert de l'unité centrale d'usinage vers l'une ou l'autre des unités latérales de taraudage. En dessous de chacune des deux unités de taraudage, est monté un support 82 qui reçoit deux guides 83. Les pièces poussées par le coulisseau répartiteur sont guidées par le guide 83 et freinées par un ressort 84. La course du coulisseau est déterminée de telle manière que les écrous ainsi freinés soient amenés dans la position exacte dans laquelle ils seront traités. Après le retrait du taraud, L'écrou reste en place et sera repoussé par l'écrou suivant amené en position de travail par le coulisseau. Lorsque les pièces à traiter sont des écrous, le bras manipulateur vient se positionner sous la rampe d'amenée, prend en charge l'écrou directement placé au-dessus de son extrémité, et le déplace sur une trajectoire qui est une combinaison d'un mouvement de rotation autour d'un axe vertical et d'un mouvement de translation selon un axe vertical, pour l'amener en dessous de l'unité centrale d'usinage. Dans la pratique, L'écrou porté par le bras manipulateur est amené directement en dessous de l'écrou amené précédemment et momentanément retenu par les mors du mandrin de serrage. Le bras manipulateur se déplace de bas en haut et soulève l'écrou précédent, les mors de serrage étant préalablement desserrés pour relâcher l'écrou dont l'usinage est terminé. L'écrou inférieur est alors pris en charge par les mors du mandrin de serrage et l'écrou supérieur est porté librement par l'écrou inférieur. Dans la pratique, le coulisseau répartiteur ou plus exactement la patte de retenue 81 de ce coulisseau est amenée précédemment en position au-dessus de l'écrou supérieur et empêche son renversement. La surface inférieure du poussoir 80 constitue une référence de hauteur qui assure le positionnement précis de l'écrou inférieur lors du serrage à mi-course du poussoir 80 . Au cours de la phase suivante, le coulisseau répartiteur se déplace par exemple de gauche à droite pour amener l'écrou supérieur en position sous l'unité latérale de taraudage droite. Comme mentionné précédemment, L'écrou à tarauder repousse l'écrou précédemment taraudé qui tombe dans le bac récepteur ou qui est évacué par un dispositif approprié.Le coulisseau reste alors du côté droit de l'unité centrale d'usinage jusqu'au moment où un nouvel écrou est amené par le bras manipulateur et l'écrou précédemment usiné est soulevé par l'écrou suivant. Le coulisseau répartiteur se déplace alors de droite à gauche pour amener l'écrou supérieur en position sous l'unité latérale de taraudage gauche. Dans la pratique, L'usinage s'effectue deux fois plus vite que le taraudage et c'est la raison pour laquelle on a prévu deux unités de taraudage pour une unité centrale d'usinage. Au coulisseau a' déplacement transversal 57, on peut associer des mandrins de type connu, à serrage concentrique, commandés hydrauliquement ou pneumatiquement. Les mandrins se présenteraient directement sous l'unité centrale d'usinage 13 et les unités latérales de taraudage 14, 15, ce qui permettrait de garder la pièce maintenue durant tous les déplacements. Bien que la machine selon l'invention, telle que décrite, comporte une unité centrale d'usinage qui est par exemple une unité de surfaçage ou de chanfreinage, etc., et deux unités latérales de traitement qui sont agencées pour effectuer le taraudage des écrous amenés par le bras manipulateur, d'autres opérations pourraient être effectuées sur cette machine en fonction des pièces que l'on envisage de traiter et des résultats que l'on souhaite obtenir. La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites mais peut subir différentes modifications et se présenter sous diverses variantes évidentes pour l'homme de l'art. Revendications 1. Machine de traitement automatique de pièces de mécanique et notamment pour l'usinage et /ou le taraudage des écrous, comprenant un dispositif d'alimentation conçu pour amener lesdites pièces vers au moins une unité de traitement, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation (12) comprend des moyens pour amener une pièce après l'autre dans une unité centrale d'usinage (13), en ce que cette unité centrale d'usinage comporte des organes de positionnement pour maintenir ces pièces pendant leur usinage et des organes d'usinage pour effectuer ledit usinage, et en ce que la machine comprend également deux unités latérales de traitement (14, 15) disposées de part et d'autre de l'unité centrale d'usinage, des moyens répartiteurs pour distribuer successivement à chacune de ces unités latérales de traitement une pièce préalablement usinée par l'unité centrale d'usinage, ainsi que des moyens d'entraînement et de commande pour engendrer les déplacements des pièces en mouvement. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'alimentation (12) comporte un bras manipulateur (17) agencé pour prélever une pièce en un point d'approvisionnement donné et pour l'amener vers les organes de positionnement. 3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les organes de positionnement comportent un mandrin (56) à deux mors (61) à serrage concentrique. 4. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité centrale d'usinage (13) comporte de préférence une broche supérieure (24) et une broche inférieure (20), respectivement montées sur deux coulisses (32, 28) agencées pour assurer les déplacements de montée et de descente de ces broches. 5. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens répartiteurs comportent un coulisseau (57) à déplacement transversal agencé pour repousser une pièce préalablement usinée de la zone d'usinage vers la zone de taraudage. 6. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le bras manipulateur (17) est agencé pour amener une pièce à traiter au-dessous d'une pièce amenée précédemment et qui a subi ledit usinage, et pour soulever ladite pièce usinée. 7. Machine selon les revendications 5 et 6, caractérisée en ce que le coulisseau (57) à déplacement transversal est monté au-dessus du mandrin de serrage (56) et en ce que sa trajectoire passe par la position occupée par ladite pièce usinée soulevée par la pièce suivante amenée par le bras manipulateur. 8. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que le coulisseau comporte un poussoir (80) agencé pour repousser ladite pièce lors de son déplacement transversal, une patte de retenue (81) agencée pour limiter le déplacement en hauteur de cette pièce pendant son déplacement transversal, et une face inférieure plane de référence de hauteur pour la pièce suivante. 9. Machine selon Ja revendication 5, caractérisée en ce que, pendant un cycle de fonctionnement, le coulisseau (57) est agencé pour effectuer un déplacement transversal droite-gauche ou vice et versa pour amener une première pièce à une première unité latérale de traitement, et pour effectuer un déplacement transversal gauche-droite ou vice et versa, pour amener une deuxième pièce à la deuxième unité latérale de traitement. 10. Machine selon la revendication I, caractérisée en ce que le coulisseau (57) à déplacement transversal est commandé hydraullquement par un mécanisme comportant deux cames (46', 47') et deux maîtres cylindres- (45, 45') commandés par ces cames. Il. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bras manipulateur (17) est commandé hydrauliquement respectivement par deux cames (46, 47) associées respectivement à deux maîtres cylindres (44, 44'). 12. Machine selon la revendication I, caractérisée en ce que le bâti (11) comporte avantageusement un bac de recyclage (52) du lubrifiant contenant une pompe de recyclage (53).