Brevet FR2629747A1 — publié le 19891013

I1 2629747 MACHINE DE FINISSAGE DE PIECES MOULEES OU USINEES La présente invention concerne une machine de finissage de pièces moulées ou usinées, notamment d'ébavurage et/ou de brossage, et/ou de ponçage, et/ou de polissage, et/ou de meulage, et/ou de fraisage de ces pièces, comportant une enceinte fermée, au moins une unité de finissage équipée d'un outil de finissage de ces pièces, et au moins une broche porte-pièce rotative montée dans une position excentrée sur une table tournante. Les machines de finissage, couramment utilisées actuellement, comportent habituellement une table tournante portant les pièces à finir et des satellites fixes, disposés autour de cette table, constituant les unités de finissage. Les pièces brutes sont mises en place sur la table tournante par un poste d'entrée manuel ou automatique, sont successivement présentées aux différentes unités de finissage puis sont retirées de la table par un poste de reprise. Le nombre de pièces montées sur la table est égal au nombre d'unités de finissage satellites, de sorte qu'à chaque pas de la table tournante, toutes les pièces portées par la table sont simultanément traitées par une autre unité de finissage. Après une rotation complète de la table tournante, toutes les pièces sont passées successivement devant toutes les unités de finissage. Ce dispositif, connu par son efficacité et sa rapidité, est très utile dans de nombreux cas. Toutefois, certaines pièces présentent des formes compliquées, des surfaces gauches, des rebords ou des épaulements etc., et les machines connues ne permettent par leur finissage dans les diverses unités de finissage satellites. Les supports mobiles des pièces, montés sur la table tournante, ne présentent pas une mobilité suffisante, n'autorisent pas le déplacement des pièces selon un nombre de degrés de liberté suffisant et ne peuvent pas présenter les pièces sous des orientations suffisamment diverses pour assurer un finissage complet des pièces aux formes tourmentées, au cours d'un seul cycle de la machine ou par une seule préhension de ces pièces. En outre, les supports mobiles des pièces, ainsi que les organes de commande de ces supports, cames, cycles pneumatiques etc., sont construits en fonction de la forme des pièces et des déplacements qu'il est nécesaire de leur imposer pour les amener en contact avec les unités de finissage sélectionnées pour obtenir le traitement de surface choisi. Les unités d'usinage sont fixes, et seul le déplacement commandé des pièces à finir par rapport aux outils des unités de finissage permet d'amener ces pièces en contact avec ces outils. Il en résulte que, pour chaque type de pièce, l'utilisateur doit concevoir un support et des organes de commande appropriés, ce qui renchérit considérablement le coût du traitement des pièces fabriquées, notamment celles qui sont réalisées en relativement petites séries. En conséquence, ces machines sont parfaitement valables pour le finissage de pièces aux formes simples fabriquées en grandes séries, mais présentent un intérêt moindre pour les petites séries en raison précisément du coût élevé de l'étude et de la réalisation de supports spécifiques adaptés à ces pièces. En outre, les pièces compliquées ne peuvent pas être traitées par ces machines connues. Pour pallier ces inconvénients, on a développé des centres de finissage comportant un robot manipulateur programmable agencé pour présenter des pièces à usiner à un certain nombre d'unités de finissage. Les centres de finissage connus comportent toutefois un robot manipulateur central posé sur un support fixe et les unités de finissage sont elles-mêmes montées sur des supports fixes disposés autour du robot manipulateur. Le type de robot manipulateur utilisé ne comporte qu'un nombre relativement restreint de degrés de liberté et ne permet pas d'amener en contact avec les outils de finissage des objets aux formes particulièrement complexes. En outre, une surveillance régulière est indispensable pour permettre à un opérateur d'ajuster les unités de finissage en position, en fonction de l'usure des outils de finissage. Afin d'apporter un remède à tous les inconvénients mentionnés ci-dessus, une machine de finissage universelle, susceptible d'assurer de façon économique le finissage de pièces fabriquées en petites séries, en particulier 3 3- de pièces aux formes complexes, a été développée par le même titulaire. Cette machine, décrite dans la demande de brevet européen publiée sous le N 0236 368, comporte un robot manipulateur du type pendulaire à au moins six axes, monté au haut d'une enceinte fermée contenant les unités de finissage. Toutefois, dans certains cas, le recours à un robot manipulateur peut s'avérer trop coûteux ou insuffisamment rapide. La présente invention se propose de combler cette lacune en réalisant une machine relativement simple dont toutes les interventions peuvent être commandées par un programme. Dans ce but, la machine selon l'invention, telle que définie ci-dessus est caractérisée en ce que-l'outil de finissage de l'unité de finissage est monté sur un support mobile selon au moins un axe de déplacement linéaire sensiblement radial par rapport à la table tournante et un axe de pivotement sensiblement perpendiculaire au plan formé par ledit axe de déplacement linéaire et l'axe de rotation de la table tournante, en ce que la broche porte-pièce est associée à des moyens d'entraînement à commande numérique et en ce que les déplacements dudit support de l'unité de finissage selon ledit axe de déplacement linéaire et ledit axe de pivotement sont assurés par des organes d'entraînement du type à commande numérique. Selon une forme de réalisation préférée, ledit support mobile peut comporter des moyens pour assurer son déplacement commandé selon trois axes orthogonaux, soit un premier axe horizontal sensiblement radial par rapport à la table tournante, un deuxième axe horizontal perpendiculaire audit premier axe et un troisième axe vertical. Selon une autre forme de réalisation préférée, les moyens pour assurer le déplacement commandé selon trois axes orthogonaux du support mobile sont associés à des organes d'entraînement du type à commande numérique. De préférence, l'outil de finissage est monté sur un élément pivotant autour d'un axe de pivotement perpendiculaire au plan formé par l'axe de pivotement du support mobile de l'unité de finissage et une droite coupant cet axe et parallèle à l'axe d'entraînement de l'outil. Des moyens sont prévus pour assurer le déplacement pivotant de l'outil autour de J'axe de -4 - pivotement de cet élément Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, les moyens d'entraînement pour assurer le pivotement de l'élément mobile de l'outil de finissage autour de son axe de pivotement sont associés à des organes d'entraînement du type à commande numérique. Ces différents organes d'entraînement peuvent comporter chacun un moteur électrique du type pas-a-pas. La table tournante est de préférence équipée de plusieurs broches porte-pièce rotatives selon un axe parallèle à l'axe de rotation de la table, ses broches porte-pièce étant toutes montées dans une position excentrée sur ladite table. D'une façon avantageuse, la machine de finisage selon l'invention comporte plusieurs unités de finissage équipées chacune d'un outil de finissage, ces différentes unités de finissage étant disposées autour de la table tournante. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation préférée et de ses variantes, et au dessin annexé dans lequel: la fig. I représente une vue en perspective, partiellement coupée d'une forme de réalisation. particulièrement avantageuse d'une machine de finissage selon l'invention, la fig. 2 représente sous une forme schématique une réalisation simplifiée de 13 machine selon l'invention, la fig. 3 représente une variante à trois unités de finissage, et la fig. 4 représente une variante à huit unités de finissage disposées régulièrement autour d'une table tournante à huit broches porte-pièce. En référence à la fig. 1, la machine représentée, qui correspond à une forme de réalisation particulière de la machine de finition selon l'invention, conporte essentiellement un bâti 10 sur lequel est montée une table tournante 1 l à la périphérie de laquelle est montée une broche porte-pièce 12 rotative autour d'un axe 13, destinée à porter une pièce 9 qui est susceptible d'être entraînée en rotation dans deux sens opposés, illustrés par la flèche C, du fait que la broche porte-pièce 12 est rotative. Cette broche est montée sur l'extrémité supérieure d'un arbre d'entraînement 14 du type à commande numérique. Dans la pratique, cet axe est entraîné par un moteur électrique 15 qui est par exemple du type pasà-pas ou par un moteur à courant continu associé à un dispositif incrémentiel connu en soi. Une unité de finissage 16 comporte au moins un outil de finissage 17, qui est monté sur un support mobile 18 solidaire du bâti 10. Dans l'exemple représenté, l'outil de finissage se compose d'une bande abrasive 19 tendue entre deux tambours 20 montés sur un élément 21 pivotant autour d'un axe de pivotement 22 dans deux directions opposées illustrées par la double flèche D. La bande abrasive 19 est entraînée par un moteur d'entraînement 23 qui porte une poulie-moteur 24 sur laquelle est montée une courroie d'entraînement 25 engagée sur une poulie folle 26 dont l'axe est lié à l'un des deux tambours 20 sur lequel passe la bande abrasive 19. Cet ensemble est porté par une structure rigide 27, elle-même liée à un berceau 28 agencé pour basculer dans le sens de la double flèche B autour d'un axe 29 porté par une structure 30. La structure 30 est, dans l'exemple représenté, mobile selon trois axes orthogonaux X, Y et Z grâce à un système de deux coulisses 31 et 32 qui assurent les déplacements de la structure 30 respectivement selon les deux axes horizontaux orthogonaux X et Y et grâce à l'arbre 33 qui assure les déplacements de ce bâti selon l'axe vertical Z. Pour assurer ces déplacements, les coulisses 31 et 32 sont respectivement associées à des moteurs d'entraînement 34 et 35. Pour assurer le déplacement vertical selon l'axe Z, l'arbre 33 est associé à un moteur d'entraînement 36. Ces différents moteurs peuvent être du type pas-à-pas ou des moteurs à courant continu de préférence associés à des vis rotatives engagées dans des pièces filetées ou des écrous solidaires des éléments mobiles correspondants pour constituer des organes d'entraînement à commande numérique. Le pivotement du berceau 28 est commandé par des organes d'entraînement à commande numérique, couramment appelés axes numériques qui sont, dans le cas présent, constitués de préférence par un moteur à courant continu ou un moteur pas-à-pas 37 associé à une vis 38 rotative, engagée dans une - 6 - pièce filetée 39 solidaire dudit berceau 28. Le pivotement de l'élément 21 de l'outil de finissage autour de l'axe de pivotement 22 est assuré par un moteur d'entraînement 39, également du type pas-à-pas ou à courant continu, associé à une vis rotative 40 engagée dans une pièce filetée 41 solidaire de cet élément. L'ensemble constitué par le bâti, le berceau 28 et l'élément 21 de l'unité de finissage constitue le support mobile de l'outil de finissage. Dans l'exemple représenté, ce support mobile est agencé pour se déplacer selon trois axes orthogonaux X, Y et Z, pour pivoter autour d'un axe 29 porté par le bâti 30 dans deux directions opposées illustrées par la flèche B et pour pivoter autour d'un axe 22 dans deux directions opposées illustrées par la double flèche D. Par ailleurs, la pièce portée par la broche porte-pièce 12 est susceptible de tourner autour de l'axe 13 de cette broche porte-pièce dans deux directions opposées illustrées par la flèche C. L'ensemble des mouvements de l'outil de finissage et de la pièce est commandé par des organes d'entraînement à commande numérique. Dans le langage courant, on dit que les axes d'entraînement sont "numérisés". La fig. 2 représente, sous une forme schématique, une réalisation simplifiée de la machine illustrée par la fig. 1. Dans cette variante, une pièce 13 portée par une broche porte-pièce unique 14, rotative autour d'un axe 12, est usinée par un outil de finissage 17 constitué par exemple par une bande abrasive 17 courament appelée bande d'émerisage. L'outil de finissage 17 est porté par un support mobile 18, lui-même monté sur un bâti 10 qui est fixe. Le support mobile se compose dans ce cas d'un berceau 50 solidaire d'une coulisse 51 susceptible de se déplacer dans les directions indiquées par la double flèche X qui correspond à un axe horizontal c.-upant l'axe 12 de la broche porte-pièce 14. Par ailleurs, le berceau 50 comporte des moyens qui permettent à l'outil de finisage 17 de pivoter dans deux sens opposés illustrés par la double flèche B autour de l'axe 29. Cette réalisation, particulièrement simple, permet d'effectuer des usinages ou des finissages relativement simples. Il est bien entendu que la machine illustrée par la fig. 1, dans laquelle le nombre des mouvements possibles de l'outil est beaucoup plus important, permet de traiter des pièces aux formes -7 - beaucoup plus complexes. En particulier, cettte machine permet le ponçage et le polissage de pièces aussi complexes que des aubes de turbines en forme d'hélice, des éléments de robinetterie, des poignées de porte etc. La fig. 3 illustre une autre forme de réalisation dans laquelle le bâti 10 porte une table tournante sur laquelle sont montées quatre broches porte-pièce 14 et autour de laquelle sont montées trois unités de finissage 16. La broche porte-pièce 14 qui ne se trouve pas en face d'une unité de finissage correspond à une position neutre destinée au chargement d'une pièce à traiter et à la repris.e de la pièce traitée. Dans cette réalisation, chaque pièce passe successivement devant les trois unités de finissage 16 ou elles subis ent des interventions successives complémentaires. La fig. 4 représente une généralisation du principe dégagé de la réalisation représentée par la fig. 3. Le bâti 10 porte une table tournante 11 sur laquelle sont montées huit broches porte-pièce 14 dont l'une 60 correspond à une position neutre, alors que les autres correspondent chacune à une unité de finissage 16. Les unités de finissage peuvent être conçue., et commandées de telle manière qu'elles effectuent des opérations complémen- taires sur une même pièce ou de telle manière qu'elles effectuent chacune une série d'interventions particulières sur une pièce déterminée qui est amenée devant elles. La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées par les figures. Le nombre et la structure des unités de finissage peuvent être modifiés d'une forme de réalisation à l'autre. Pour traiter des pièces aux formes simples, des machines telles que celle Jeprésentée par la fig. 2 peuvent être suffisantes. En revanche, lorsque les pièces ont des formes ou des structures complexes, les unités de finissage doivent avoir un nombre de degrés de liberté supérieur. Par ailleurs, lorsque le nombre de pièces à traiter correspond à de petites séries, la machine peut ne comporter qu'une seule unité de finissage alors que lorsque le nombre de pièces à traiter est très important, la machine comporte de préférence plusieurs unités de finissage disposées autour:J'une table tournante à plusieurs broches porte-pièce, éventuellement associées à un équipement de chargement et de reprise automatique. - 8 - Revendications 1. Machine de finissage de pièces moulées ou usinées notamment d'ébavurage et/ou de brossage, et/ou de ponçage, et/ou de polissage, et/ou de meulage, et/ou de fraisage de ces pièces, comportant une enceinte fermée, au moins une unité de finissage équipée d'un outil de finissage de ces pièces, et au moins une broche porte-pièce rotative selon un axe de rotation (13) monté dans une position excentrée sur une table tournante, caractérisée en ce que l'outil de finissage (17) de l'unité de finissage (16) est monté sur un support mobile (18) selon au moins un axe de déplacement linéaire (X) sensiblement radial par rapport à la table tournante (Il) et un axe de pivotement (29) sensiblement perpendiculaire au plan formé par ledit axe de déplacement linéaire (X) et l'axe de rotation de la table tournante, en ce que la broche porte- pièce (12) est asociée à des moyens d'entraînement en rotation autour de l'axe de rotation (13) du type à commande numérique et en ce que les déplacements dudit support de l'outil de finissage selon ledit axe de déplacement linéaire (X) et ledit axe de pivotement (29) sont assurés par des organes d'entraînement du type à commande numérique. 2. Machine de finissage selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit support mobile (18) comporte des moyens (31, 32, 33) pour assurer son déplacement commandé selon trois axes orthogonaux, soit un premier axe (X) horizontal sensiblement radial par rapport à la table tournante, un deuxième axe (Y) horizontal perpendiculaire audit premier axe et un troisième axe (Z) vertical. 3. Machine de finissage selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens (31, 32, 33) pour assurer le déplacement commandé selon trois axes orthogonaux du support mobile (18) sont associés à des organes d'entraî- nement du type à commande numérique (34, 35, 36). 4. Machine de finissage selon la revendication 1, dans laquelle l'outil de finissage est entraîné en rotation autour d'au moins un axe, caractérisée en ce que cet outil de finissage est monté sur un élément (21) pivotant autour d'un axe de pivotement (22) perpendiculaire au plan formé par l'axe de -9 - pivotement (29) du support mobile (18) de l'unité de finissage et une droite coupant l'axe (29) et parallèle à l'axe d'entraînement de l'outil. 5. Machine de finissage selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour assurer le déplacement pivotant de l'outil de finissage (17) autour d'un axe de pivotement (22). 6. Machine de finissage selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement pour assurer le pivotement de l'élément mobile autour de son axe de pivotement (22) sont associés à des organes d'entraînement du type à commande numérique (39). 7. Machine de finissage selon l'une quelconque des revendications 1, 3 ou 6, caractérisée en ce que les différents organes d'entraînement comportent chacun un moteur électrique du type pas-à-pas (15, 34, 35, 36, 37, 39). 8. Machine de finissage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la table tournante est équipée de plusieurs broches porte-pièce rotatives selon un axe (13) parallèle à l'axe de rotation de la table, ces broches porte-pièce étant toutes montées dans une position excentrée sur la table tournante. 9. Machine de finissage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs unités de finissage équipées chacune d'un outil de finissage, ces différentes unités de finissage étant disposées autour de la table tournante (11).