Brevet FR2696370A3 — publié le 19940408

FR 2696370 A3 19940408 FR 9212088 A 19921001 INSTALLATION AUTOMATIOUE POUR L'USINAGE DES EXTREMITES DE PIECES METALLIOUES CYLINDRIQUES ET LINEAIRES. L'invention concerne une installation automatique destinée à permettre l'usinage, et notamment le chanfreinage, le filetage, la réalisation de trous, de méplats et de rétreints sur toutes pièces métalliques cylindriques et linéaires, de dimensions, et notamment de diamètres variables et de différentes longueurs. A ce jour, la réalisation de pièces métalliques linéaires s'effectue en plusieurs étapes, parmie lesquelles intervient tout d'abord la section d'un fil continu de diamètre souhaité selon une longueur déterminée, puis l'usinage proprement dit de la pièce ainsi obtenue. Or, cette opération d'usinage, est réalisée le plus souvent manuellement au moyen de l'outil approprié, s'avère fastidieuse, dangereuse, et demande une grande dextérité, donc du personnel qualifié et en conséquence, entraine un coût de production élevé. En outre, compte tenu de la poussière générée lors du chanfreinage, cette opération est insalubre et pénible. Enfin, les cadences de travail, donc la rentabilité sont difficilement optimisables. L'objet de l'invention est donc de proposer une machine ou installation susceptible d'assurer automatiquement cette opération d'usinage, et notament de chanfreinage, sur des pièces métalliques linéaires, sans nécessiter en outre de rangement ou classement préalable desdites pièces, et en s'affranchissant de toutes manipulations de celles-ci pendant l'opération. Cette installation automatique pour l'usinage en continu de pièces métalliques linéaires comprend - un dispositif d'acheminement unitaire desdites pièces métalliques à partir d'une zone de stockage en vrac à une zone d'usinage au niveau de laquelle est activé au moins un outil d'usinage; - un organe de positionnement et de maintien de chacune des pièces à usiner au niveau dudit outil d'usinage. Selon l'invention, le dispositif d'acheminement est constitué par une tremie assurant le transfert unitaire des pièces au niveau d'un convoyeur orthogonal à la trémie, et destiné à acheminer les pièces ainsi unitairement triées au niveau d'une chaîne à taquets activée selon un mode pas à pas, et assurant le déplacement de chaque pièce au niveau des outils d'usinage. Cet organe de positionnement est constitué par une table mobile en translation dans le plan parallèle au plan d'usinage, et réglable manuellement, comportant au moins un verin d'appui destiné à opérer une pression sur la pièce considérée, lorsque celle-ci est en position pour être usinée, cette pression s'exerçant en direction opposée à celle résultant de l'opération d'usinage. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation comprend également des mors emboîtables, activables selon un mouvement vertical, et destinés à soulever légèrement la pièce à usiner hors de la chaîne à taquets, à l'aligner selon l'axe d'usinage dudit ou desdits outils d'usinage en fonction de son propre diamètre, et à la maintenir ainsi pendant l'usinage. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation comprend également des dispositifs de mise en référence, typiquement des vérins, positionnés au niveau de la zone d'usinage, et destinés à positionner les pièces à usiner selon les directives préalablement introduites par l'utilisateur, tout en tenant compte des différentes tolérances de découpe. Avantageusement, en pratique: - la totalité de la zone d'usinage est protégée par un soufflet élastique, avantageusement réalisé en caoutchouc, et destiné à permettre de s'affranchir de tout risque de projection de poussières, copeaux et autres matériaux métalliques issus d'usinage; - la trémie du dispositif d'acheminement est munie d'un élévateur à lames, destiné à effectuer le tri et l'ascension unitaire de chacune des pièces au niveau du convoyeur orthogonal; - l'ensemble de l'installation est géré par un automate programmable. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de des exemples de réalisation qui suivent donnés à titre indicatif et non limitatif, à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique en vue de dessus de l'installation conforme à l'invention. La figure 2 est une représentation schématique en coupe vue selon la flèche II de la figure 1. La figure 3 est également une vue schématique en coupe vue selon la flèche ffi de la figure 1. L'installation automatique conforme à l'invention comprend fondamentalement sur un bâti fixe une table d'usinage (1), susceptible d'être translatée sur deux glissières (8) dans un plan parallèle au plan d'usinage, et ce au moyen d'une manivelle (7) actionnable manuellement. Cette table d'usinage comporte au niveau de l'un de ses bords latéraux, opposé à la manivelle (7), un certain nombre d'organes, destinés à permettre outre, le positionnement précis des pièces linéaires à usiner, également des organes destinés à assurer le maintien en pression de ladite pièce lors de l'usinage proprement dit. Elle peut également comporter une unité d'usinage proprement dite (15) qui, dans l'exemple décrit, est constituée par une unité de chanfreinage. Les pièces à usiner, typiquement des fils métalliques issus de découpe et éventuellement de redressage lorsqu'ils ont été stockés sous forme de bobine, sont stockés en vrac dans une trémie (2). Celle-ci présente une capacité suffisante pour permettre une autonomie de la machine voisine de 1 heure, sans nécessiter de réapprovisionnement intermédiaire. Cette trémie comporte en outre un élévateur à lames (3), permettant la distribution unitaire des pièces sur un convoyeur (4) orthogonal à ladite trémie. Un tel élévateur à lames est bien connu pour cette application de sorte qu'il ne sera pas décrit ici plus en détail. On peut simplement rappeler que les différentes lames de distribution, susceptibles d'être actionnées selon un plan légèrement incliné par rapport à la verticale, sont guidées latéralement par des glissières. Le mouvement qui assure la montée et la descente des lames de distribution est engendré par un moto-réducteur, dont la variation de vitesse est commandée par un automate par l'intermédiaire d'un variateur de fréquence électronique permettant un travail plus ou moins rapide en fonction de la taille des pièces à usiner. Le convoyeur orthogonal (4) est activé à vitesse constante et fixe, sous l'action d'un moto-réducteur (5), également piloté depuis l'automate programmable. Selon l'invention, il comporte des joues latérales réglables (non représentées), permettant d'adapter la largeur du convoyeur au diamètre des pièces à usiner. Selon l'invention, ce convoyeur achemine les pièces distribuées sous forme unitaire par l'élévateur à lames (3) au niveau d'un transporteur à chaîne à taquets (9), fonctionnant selon un mode pas à pas, de telle sorte à positionner de manière la plus précise possible les pièces à usiner au niveau des unités d'usinage. L'un des bords de ce transporteur à chaîne à taquets est constitué par la table d'usinage (1) déjà pré-citée, dont on a précisé que son positionnement était réglable. Le réglage étant effectué au moyen de la manivelle (7), permet d'adapter ainsi la largeur du transporteur à la longueur des pièces à usiner. Les différentes pièces à usiner, acheminées par le convoyeur (4) sont positionnées sur les taquets (20) dudit transporteur (9) au moyen d'un éjecteur (6), qui distribue les pièces lors de l'arrivée des taquets, et en revanche, les maintient en attente du taquet suivant. Ainsi que l'on peut le voir sur la figure 2, la tension de la chaîne à taquets est assurée par un tendeur (23) d'un type en soi connu. La zone d'usinage présente un bord fixe au voisinage immédiat dudit transporteur (9). Le transporteur (9) est limité du coté opposé par le bord latéral de la table d'usinage (1). Ces deux bords comportent tout d'abord des butées, au niveau desquelles viennent se positionner les pièces à usiner, butées positionnées en des lieux correspondant aux pas du transporteur de la chaîne à taquets. Au niveau de première butée (11), la table d'usinage (1) comporte un verin de mise en référence (12), destiné, en coopération avec la butée correspondante du bord fixe, à positionner précisément la pièce à usiner tout en tenant compte des tolérances admises pour la découpe des pièces. Le pas consécutif de la chaîne à taquets (9) amène la pièce considérée au niveau d'un premier organe d'usinage (14), au niveau duquel la pièce à usiner est prise en charge d'une part, par des mors emboitables (19) actionnés verticalement, et d'autre part, par un verin d'appui (13), assurant le maintien en position horizontale de la pièce lors de l'usinage par l'organe d'usinage (14). Le fonctionnement de ces mors emboîtables sera décrit en détail ultérieurement. Dans l'exemple décrit, cet organe d'usinage est constitué par une unité de chanfreinage, à activation hydraulique, équipée d'un lanterneau de fraisage à pastille de carbure. Une fois cette phase d'usinage effectuée au niveau de l'une des extrémités de la pièce, le pas suivant achemine ladite pièce à une nouvelle mise en référence, au moyen d'un autre verin de mise en référence (12), situé sur le bord fixe de l'installation, comme on peut le voir sur la figure 1. Cette mise en référence a pour objet de repositionner les pièces par rapport à la face de l'extrémité à usiner pour compenser les variations de longueur des pièces (tolérances de découpe), et ainsi obtenir des usinages réguliers. Le pas suivant correspond à une deuxième phase d'usinage sur l'autre extrémité de la pièce à usiner, selon le même principe que celui précédemment décrit. Enfin, la pièce est acheminée toujours au moyen de la chaîne à taquets soit en un lieu de stockage ou d'embarquement, soit au niveau d'un ou plusieurs autres postes d'usinage ou de travail. Il est à noter qu'une multitude de postes de travail identiques ou différents peuvent être ajoutés les uns derrière les autres, afin d'effectuer d'autres opérations d'usinage, telles que, par exemple : marquage, dressage, centrage, entaillage, fraisage, perçage, emboitage, baguage, clipsage, filetage, rétreint, etc.... Il va être décrit plus en détail le mode de fonctionnement des mors emboîtables conformes à l'invention et ce, en référence avec les figures 2 et 3. On observe sur la figure 2 le trajet de la chaîne à taquets (9) ainsi que quelques uns des taquets (20), dont certains d'entre eux n'ont pas été représentés afin de simplifier la représentation et de faciliter la compréhension. En outre, on observe outre les butées (11), destinées à permettre la mise en référence, également une butée (25) qui est légèrement surélevée par rapport aux butées (11), et qui est destinée, en coopération avec les vérins d'appui (13), à servir de contrepartie à l'organe d'usinage, lors des phases d'usinage. En outre, on a également représenté un des systèmes de mors emboîtables, destiné à permettre un léger décollage de la pièce hors de ses taquets lors de la phase d'usinage.En effet, cette installation étant destinée à l'usinage de pièces circulaires de tous diamètres et les unités d'usinage étant montées fixes, il convient d'axer les pièces en fonction de leur diamètre selon l'axe d'usinage desdites unités. Cette fonction est donc remplie par les mors emboitables. Dans la figure 2, seul le mors supérieur (19) a été représenté. Celui-ci est ajustable en hauteur par un bouton moleté (22), réglable une fois pour toute pour un ensemble de pièces données. Une fois ce réglage effectué, on est ainsi assuré de l'absence de tout risque de décalement de la pièce selon la direction verticale lors de son usinage. Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 3, dans laquelle l'unité d'usinage (14, 15) ainsi que la tête d'usinage proprement dite (17) ont été représentées, le mors inférieur (24) est actionné par un verin (18), afin de coopérer avec le mors supérieur (19), dont on s'aperçoit qu'ils présentent des formes complémentaires pour pouvoir coopérer efficacement entre eux, afin d'assurer un maintien et un positionnement précis de la pièce lors de l'usinage. Le serrage engendré par le vérin inférieur (18) est pneumatique, et atteind typiquement 6.105 Fa. On a également représenté en (13) le verin d'appui, destiné à coopérer avec la pièce pour la maintenir en appui constant contre la tête d'usinage (17) de l'unité d'usinage (14, 15). Selon l'invention, l'ensemble de la table d'usinage (1) ainsi que la chaîne à taquets (9) sont recouverts par un soufflet élastique en caoutchouc (16), destiné à éviter tout risque de projection intempestif des copeaux ou de la poussière issus de l'usinage. En outre, l'ensemble de l'installation est géré par un automate programmable, facilitant ainsi la gestion de l'usinage de ces pièces. Cet automate programmable est muni d'un pupitre, au niveau duquel sont introduits les différents paramètres de réglage, notamment, la marche pas à pas de la chaîne à taquets, le départ des cycles et les arrêts d'urgence. Une telle installation s'avère donc particulièrement avantageuse dans le cadre d'usinage de pièces métalliques linéaires, cet usinage pouvant ainsi être géré en automatique, selon des cadences élevées, favorisant en outre les conditions de sécurité. REVENDICATIONS 1/ Installation automatique pour l'usinage en continu de pièces métalliques cylindriques et linéaires, caractérisée en ce qu elle comprend: - un dispositif d'acheminement unitaire desdites pièces métalliques à partir d'une zone de stockage en vrac (2) à une zone d'usinage au niveau de laquelle est activé au moins un outil d'usinage (14,15); - un organe de positionnement et de maintien (9,18,19,20,24) de chacune des pièces à usiner au niveau dudit outil d'usinage (14, 15). 2/ Installation automatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'acheminement est constitué par une tremie (2) associée à un élévateur à lames (3) assurant le transfert unitaire des pièces au niveau d'un convoyeur orthogonal (4) à la trémie (2), et destiné à acheminer les pièces ainsi unitairement triées au niveau d'une chaîne à taquets (9) activée selon un mode pas à pas, et assurant le déplacement de chaque pièce au niveau du ou des outils d'usinage (14,15). 3/ Installation automatique selon l'une des revendications I et 2, caractérisée en ce qu'elle comprend une table d'usinage (1), mobile en translation selon un plan parallèle au plan d'usinage, et réglable manuellement (17), afin d'adapter la largeur de la chaîne à taquets (9) à la longueur des pièces à usiner. 4/ Installation automatique selon la revendication 3, caractérisée en ce que la table d'usinage (I) comporte au moins un verin d'appui (13) destiné à faire office de contrepartie à l'outil d'usinage (14) lors de la phase d'usinage proprement dite. 5/ Installation automatique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend des mors emboîtables (19,24), activables selon un mouvement vertical, positionnés en regard du ou des outils d'usinage, et destinés à soulever légèrement la pièce à usiner hors de la chaîne à taquets (9), à l'aligner selon l'axe d'usinage dudit ou desdits outils d'usinage en fonction de son propre diamètre, et à la maintenir ainsi pendant la phase d'usinage. 6/ Installation automatique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif de mise en référence (12) desdites pièces à usiner, positionnés au niveau de la chaine à taquets (9), et destinés à positionner les pièces à usiner selon les directives préalablement introduites par l'utilisateur, tout en tenant compte des différentes tolérances de découpe. 7/ Installation automatique selon l'une des revendications I à 6, caractérisée en ce que la chaîne à taquets (9) ainsi que la table d'usinage (I) sont protégées par un soufflet élastique (16), destiné à protéger les environs immédiats de l'installation des projections de poussières, copeaux et autres matériaux métalliques issus d'usinage. 8/ Installation automatique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est géré par un automate programmable.