Brevet FR2694512A1 — publié le 19940211

TOUR D'USINAGE A COMMANDE NUMÉRIQUE AUTONOME La présente invention a pour objet un tour d'usinage à commande numérique autonome. Il est destiné surtout aux établissements d'enseignement technique, mais peut également trouver des applications dans tous les ateliers mécaniques, particulièrement pour l'usinage de pièces de faibles dimensions. Les machines de ce type réalisées à ce jour comportent le plus souvent un bâti extrêmement lourd pour être à même d'assurer une rigidité suffisante à l'ensemble, ledit bâti étant complété par un habillage encombrant destiné à éviter les projections d'huile de coupe ou de copeaux. En outre ces appareils comportent un système de commande numérique non dissociable, inutilisable en cas de panne de la partie mécanique. Enfin, pour pouvoir réaliser des opérations de fraisage ou de perçage, la broche de poupée fixe doit comporter soit une transmission à changement de vitesse, soit un moteur interchangeable, soit un moteur annexe entraînant dans tous les cas des manipulations cause de pertes de temps. Le dispositif selon la présente invention supprime tous ces inconvénients. En effet, il permet d'obtenir une machine-outil extrêmement compacte, d'un poids raisonnable, capable d'effectuer des opérations de fraisage ou de perçage sans aucune adaptation et dont l'unité de programmation peut être utilisée même en cas de défaillance de la partie mécanique. Il est constitué par la combinaison d'une unité mécanique et d'une unité électronique de programmation dissociable, mobile et autonome, l'unité mécanique étant elle-même constituée d'un châssis porteur fait d'une feuille d'acier pliée et soudée formant bac de récupération du liquide d'usinage et des copeaux, et supportant d'une part un banc formé d'une poutre métallique remplie de béton armé sur laquelle sont montés une poupée fixe entraînée par un moteur d'axe à courant continu, ainsi que le chariot mobile porte outils et une contre-poupée amovible et, d'autre part un capot supérieur monobloc démontable intégrant une porte coulissante. Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 représente l'unité mécanique vue de face et en élévaton, la figure 2 représente dans les mêmes conditions l'unité électronique de commande, la figure 3 montre l'unité mécanique vue de coté, selon la flèche A de la figure 1, la figure 4 représente de face, à une échelle différente, la poutre métallique sans le châssis support ni capot supérieur, mais avec poupée fixe et chariot porte-outils et la figure 5 est une vue en perspective cavalière de la poutre métallique. Le dispositif, figures 1 à 3, est constitué d'une unité mécanique 1 d'usinage et d'une unité électronique autonome 2 de commande et de programmation. L'unité mécanique 1 se compose de trois éléments distincts non dissociables: - Un châssis porteur 3 récupérant sur toute sa surface le liquide d'usinage et les copeaux, et sur lequel repose toute la mécanique. Ce châssis est réalisé par formage en "U" et soudage d'une feuille d'acier 4. - De la mécanique proprement dite, formant un tout homogène reposant sur une poutre métallique 5, de préférence en "H", remplie de béton armé et rendue solidaire du châssis porteur 3 grâce à deux berceaux réglables 6 transversaux fixés sur les côtés dudit châssis, supprimant de ce fait les contraintes possibles de ce dernier sur le banc, la poutre métallique comportant des plaques latérales 19 et des plaques d'arrêt 20 à chaque extrêmité, de manière à former des compartiments fermés dans lesquels est coulé le béton - Un capot supérieur 7 monobloc en tôle couvrant l'ensemble et intégrant une porte coulissante 8. Le chariot mobile 9 est constitué de l'élément porte-outils 10 proprement dit et d'un élément coulissant 11 intermédiaire portant des patins à billes inférieurs coulissant sur des rails solidaires du banc 12 porté par la poutre métallique 5 et des patins à billes supérieurs inversés coulissant sur des rails fixes à la partie inférieure de l'élément porte-outils 10. Les mouvements longitudinaux et transversaux dudit porte-outils sont obtenus grâce à de petits moteurs à courant continu pour la motorisation des axes, inusités dans le domaine de la machine-outil et permettant, de par leur dimensions réduites, une réduction notable de l'encombrement de la machine. Ces moteurs sont relies au systèmes d'entraînement par des courroies crantées utilisées non seulement comme organes de transmission traditionnels, mais servant également de point de rupture en cas de surcharge ou de choc violent. Cette caractéristique est obtenue grâce à un rapport bien déterminé entre le couple moteur et la section desdites courroies crantées. L'amplitude de tous les mouvements d'axe est limitée au moyen d'une butée mécanique par sens de déplacement; cette disposition inhabituelle et originale est directement liée à la rupture des courroies crantées en cas de choc violent ne provenant pas du fonctionnement de la machine. La poupée fixe 13 est située dans un compartiment isolé de la zone d'usinage par une tôle transversale intégrée au capot supérieur 7. Le moteur de broche 14 est un moteur à courant continu de type "moteur d'axe" et est monté sur un flasque réglable qui est luimême fixé directement sur le support de poupée. Ce type de moteur permet non seulement la rotation de la broche 15 en version tournage, mais également l'entraînement à vitesse réduite de celle-ci pour les opérations de fraisage et de perçage. Cette caractéristique permet de supprimer toute motorisation ou transmission annexe habituellement nécessaire pour les opérations de fraisage ou de perçage. La contre-poupée (non représentée) coulisse sur une rainure 16 latérale prévue à cet effet sur le banc 12 et est entièrement amovible de manière à ne pas gêner l'usinage en l'air". L'unité électronique 2 de commande et de programmation est complétement autonome de la partie mécanique 1 de la machine, ce qui permet son utilisation comme poste de programmation entièrement séparé. La commande numérique proprement dite est monté dans un châssis roulant intégrant toute l'électromécanique et les circuits électriques de puissance de la machine. Ces éléments permettent un remplacement immédiat de toute l'électronique, disposée sur un ou plusieurs racks extractibles, ou de l'électromécanique de la machine, facilitant ainsi l'entretien de cette dernière. L'unité électronique 2 est raccordée à l'unité mécanique 1 par un unique câble multiconducteurs 17 équipé d'un connecteur débrochable 18. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. REVENDICATIONS 10. Tour d'usinage à commande numérique autonome, destiné surtout aux établissements d'enseignement technique mais pouvant également trouver des applications dans tous les ateliers mécaniques pour l'usinage de pièces de faibles dimensions, caractérisé par la combinaison d'une unité mécanique (1) d'usinage et d'une unité électronique (2) de programmation et de commande dissociable, mobile et autonome, utilisable comme poste de programmation entièrement séparé, l'unité mécanique (1) étant elle-même constituée d'un châssis porteur (3) fait d'une feuille d'acier (4) pliée et soudée formant bac de récupération du liquide d'usinage et des copeaux, et supportant d'une part un banc (12) solidaire d'une poutre métallique (5) remplie de béton armé sur laquelle sont montés une poupée fixe (13) entraînée par un moteur à courant continu (14), ainsi que le chariot mobile (9) porte outils et une contrepoupée amovible et, d'autre part un capot supérieur (7) monobloc démontable intégrant une porte coulissante (8). 20 Dispositif selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que la poutre métallique (5) est rendue solidaire du châssis porteur (3) grâce à deux berceaux réglables (6) transversaux fixés sur les côtés dudit châssis porteur, et qu'elle comporte des plaques latérales (19) ainsi que des plaques d'arrêt (20) à chaque extrêmité de manière à former des compartiments fermes dans lesquels est coulé le béton armé. 30 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le chariot mobile (9) est constitué d'un élément- porte-outils (10) proprement dit et d'un élément coulissant (11) intermédiaire portant des patins à billes inférieurs coulissant sur des rails solidaires du banc (12) porte par la poutre métallique (5) et des patins à billes supérieurs inversés coulissant sur des rails fixés à la partie inférieure de l'élément porte-outils (10). 40 Dispositif selon la revendication 3, se caractérisant par le fait que les mouvements longitudinaux et transversaux de l'élément porte-outils (10) sont obtenus grâce à de petits moteurs à courant continu reliés au systèmes d'entraînement par des courroies crantées dont la section est déterminée en fonction du couple moteur de telle manière que lesdites courroies se rompent en cas de surcharge ou de choc violent, l'amplitude de tous les mouvements d'axe étant par ailleurs limitée au moyen d'une butée mécanique par sens de déplacement apte à provoquer la rupture des courroies crantées en cas de choc violent ne provenant pas du fonctionnement de la machine. 50 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le moteur de broche (14) de la poupée fixe (13) est un moteur à courant continu de type "moteur d'axe" monté sur un flasque réglable fixe directement sur le support de poupée, et permettant l'entraînement à vitesse réduite de ladite broche pour les opérations de fraisage et de perçage. 60. Dispositif selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que la commande numérique proprement dite de l'unité électonique (2) est monté dans un châssis roulant intégrant toute l'électromécanique et les circuits électriques de puissance de la machine, toute l'électronique étant disposée sur un ou plusieurs "racks" extractibles. 70 Dispositif selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que l'unité électronique (2) est raccordée à l'unité mécanique (1) par un unique câble multiconducteurs (17) équipé d'un connecteur debrochable (18).