Brevet FR2701881A1 — publié le 19940902

La présente invention concerne une machine- outil automatique à structure ouverte qui peut être con- vertie en machine-outil à structure fermée telle qu'une machine à portique ou une machine à traverse mobile, après quoi la configuration dtorigine peut être restaurée lorsqu'on le désire. Il s'agit d'une machine du type comportant une glissière le long de laquelle se déplace (le long de l'axe des X) un montant vertical ayant une traverse en porte-à-faux, un support qui reçoit une broche se déplace le long de la traverse (le long de l'axe des Y), et une tête active est fixée sur la broche, qui se déplace le long d'un axe vertical orthogonal aux axes précédents (le long de l'axe des Z). La machine est conçue de telle sorte qu'un dis- positif de raccordement muni de patins coulissants peut être agencé au niveau de l'extrémité de la traverse mo- bile, en étant associé à un moteur auxiliaire (si néces- saire) pour relier cette extrémité de la traverse à une structure, formant également une partie de la présente invention, qui est constituée d'un treillis formant une seule pièce muni d'un guide le long duquel se déplace le- dit dispositif de raccordement fixé sur la traverse. En tant que partie de la présente invention, un compartiment est découpé dans la partie verticale de la structure mobile pour l'insertion de contrepoids adaptés conçus pour équilibrer le poids des parties en saillie, afin de limiter la déformation de la structure lorsque la machine est utilisée dans la configuration ouverte. Une machine à structure ouverte est connue d'après la demande de brevet PCT 91 U 000002 datée du 21 Janvier 1991, déposée par le présent demandeur, une vue latérale de cette machine étant représentée sur la figure 1. Cette machine comporte une base 1 munie d'une paire de guides 2 le long desquels se déplace une struc- ture comportant un montant vertical 3 ayant une traverse en porte-à-faux, un support 5 de broche 6 se déplaçant le long de ladite traverse en étant muni d'une tête active ayant plusieurs degrés de liberté et équipée d'un mandrin électrique muni d'un raccord pour un outil interchangea- ble. Ceci décrit l'état de la technique à ce jour. A certains moments, cependant, des situations sont créées dans lesquelles il est utile d'avoir une ma- chine ayant une structure fermée, telle qu'une machine à traverse mobile, c'est à dire une machine ayant une tra- verse qui se déplace le long d'une paire de rails et sup- porte la broche porte-outils, ou une machine à portique dans laquelle une structure formant portique se déplace le long d'une paire de rails et supporte toujours une broche munie de la tête active. De nombreuses sociétés nécessitent une machine à structure ouverte pour la plupart de leurs applica- tions, mais dans certains cas trouvent utile d'avoir une machine-outil à structure fermée, bien que cette nécessi- té ne soit pas suffisamment fréquente pour justifier le coût d'achat d'une seconde machine. Afin de résoudre ce problème, la présente in- vention offre une machine-outil automatique à structure ouverte qui peut être convertie en machine-outil à struc- ture fermée telle qu'une machine à portique en agençant un dispositif de raccordement à l'extrémité libre de la traverse et en positionnant une structure en une seule pièce munie d'un guide qui y est découpé, le long duquel se déplace ledit dispositif de raccordement agencé sur la traverse, le dispositif de raccordement pouvant être équipé ou non d'un moteur indépendant. La présente invention va maintenant être dé- crite en détail, à titre d'exemple mais non pas de limi- tation, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente de manière schématique une vue latérale d'une machine à structure ouverte selon la présente invention, la figure 2 représente la machine convertie d'une structure ouverte vers une structure fermée, ainsi qu'une coupe partielle de la structure ajoutée pour per- mettre l'utilisation en tant que machine à structure fer- mée, la figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne K-K de la figure 2, la figure 4 est une vue coupe prise le long de la ligne A-A de la figure 3, la figure 5 est une vue de dessus d'un détail de la figure 4, la figure 6 est une vue en coupe prise le long de la ligne B-B de la figure 7, la figure 7 est une vue du dispositif de rac- cordement agencé sur la traverse pour la relier à la structure additionnelle, correspondant à une coupe selon la ligne D-D de la figure 5, les figures 8 et 9 sont des vues en coupe le long des lignes E-E et F-F de la figure 7, respective- ment. En se reportant à la figure 1, la machine selon la présente invention comporte une base 1 sur laquelle la pièce à usiner est située, cette base présentant deux guides 2 le long desquels une structure comportant un montant vertical 3 et une traverse 4 en porte-à-faux se déplace (le long de l'axe des X). Un support 5 de broche 6 se déplace le long de la traverse 4 (le long de l'axe des Y), la broche étant munie d'une tête active 7 ayant plusieurs degrés de li- berté, qui est équipée d'un mandrin électrique muni d'un raccord pour outil (se déplaçant le long de l'axe des Z). La broche se déplace verticalement par rapport au support 5. En se reportant à la figure 2, afin de conver- tir la machine en une machine correspondante à structure fermée, la présente invention fournit une structure 8 destinée à être placée à proximité de l'extrémité libre de la traverse 4, qui est amenée à venir en appui sur la- dite structure par l'intermédiaire d'un dispositif de raccordement (l'ensemble formant dispositif de raccorde- ment est indiqué par la référence numérique 9), qui est fixé à l'extrémité de la traverse 4 et est en prise avec un guide situé sur la structure 8. Ces parties vont maintenant être décrites avec plus de détails, en référence au reste des figures. En se reportant à la figure 3, la structure ad- ditionnelle comporte une base 10 ayant plusieurs montants verticaux Il et une poutre supérieure 12, qui constituent une seule pièce ou sont préassemblés pour réaliser une structure en une seule pièce dans laquelle les guides le long desquels le dispositif de raccordement 9 se déplace sont ensuite taillés. Selon l'état de la technique concernant la fa- brication de supports et de guides de traverses, lorsque la fondation a été préparée, les piliers qui supportent le chemin de déplacement de la machine sont installés, une mise à niveau initiale est réalisée, la glissière ou le guide est agencé, sa linéarité est contrôlée, et tous les réglages nécessaires sont ensuite effectués pour pro- duire un chemin parfaitement rectiligne, horizontal. Toutes ces opérations sont cependant compli- quées et prennent beaucoup de temps. Si d'autre part, les différentes parties cons- tituant la structure sont préassemblées, et que l'usinage de précision requis pour tailler les guides de la machine dans la poutre supérieure est réalisé en atelier lorsque l'assemblage a été réalisé, la plupart des opérations dé- crites ci-dessus peuvent être éliminées, et la structure peut être facilement installée après préparation de la fondation nécessaire. La poutre 12 peut par exemple être un caisson formant boîte tel que représenté dans la coupe de la fi- gure 4, auquel est fixé un guide 13 le long duquel se dé- place une paire de patins coulissants agencés sur le dis- positif de raccordement 9, qui à son tour est fixé (par exemple boulonné) sur lextrémité de la traverse 4. Si une machine à un seul moteur est suffisante, le dispositif de raccordement 9 comportera uniquement des patins coulissants 14 qui se déplacent le long du guide 13 S'il est nécessaire que la machine ait deux moteurs, le dispositif de raccordement 9 comportera aussi le mo- teur muni de son équipement d'entraînement. Selon un mode de réalisation préféré de la pré- sente invention, une crémaillère 15, qui est en prise avec un pignon 16 entraîné par un moteur 17 (voir figure ) via un motoréducteur, est aussi agencée sur la poutre 12. A la fois le moteur 17 et le motoréducteur sont situés sur le dispositif de raccordement 9, qui est fixé à l'extrémité de la traverse. Selon un autre mode préféré de réalisation de la présente invention représenté sur les figures 6 à 8, le mouvement du moteur 17 sera transmis via une courroie 19 et un poulie 20 à une volute 21, qui se déplace le long d'une vis 22 à circulation de billes agencée sur des supports 23 qui sont fixés sur la poutre 12. Les lignes 24 indiquent un soufflet fixé sur le dispositif de raccordement 9 pour protéger les parties agencées sur la poutre. La référence numérique 25 indique un tampon formant limite de déplacement du dispositif de raccorde- ment 9. En se reportant à nouveau à la figure 1, le montant vertical 3 comporte un espace indiqué par la ré- férence numérique 30 conçu pour recevoir un jeu de con- trepoids 32, qui servent à équilibrer les parties en porte-à-faux, et en particulier le poids de la traverse et de la broche. Afin d'obtenir ce but, le moteur de la partie mobile est situé dans la base du montant vertical (o il est représenté de manière schématique et indiqué par la référence numérique 31) afin de libérer l'espace 30. Cette disposition minimise la déformation élas- tique de la structure. Comme cela apparaît clairement de la descrip- tion donnée, la machine selon la présente invention offre de nombreux avantages, en rendant possible pour la pre- mière fois de fabriquer une machine qui peut être conver- tie d'une configuration à structure ouverte en une confi- guration à structure fermée. En particulier, le fait que la structure addi- tionnelle est constituée en une seule pièce dans laquelle les guides de traverse sont ensuite taillés, après quoi il est facile de réaliser ltassemblage en la positionnant sur la base construite à cet effet, offre plusieurs avan- tages par rapport à une conception en variante possible par laquelle une structure supplémentaire de support réa- lisée de la manière habituelle est ajoutée, ce dernier dispositif nécessitant de mesurer la hauteur des montants verticaux, dtinsérer des cales, de contrôler que la glis- sière est parfaitement linéaire et horizontale après as- semblage, et de réaliser les réglages nécessaires pour compenser tout écart constaté. Le dispositif de raccordement entre la traverse et la structure additionnelle, qui peut être agencé muni d'un moteur indépendant ainsi que de patins coulissants est en appui sur la structure, rend la machine très poly- valente, puisqu'elle peut être convertie d'une machine à structure ouverte en machine à structure fermée munie d'un seul moteur ou d'une machine à structure fermée ayant deux moteurs. L'homme du métier pourra envisager aussi diver- ses modifications et variations, qui toutes tomberont dans le domaine de la présente invention. a REVENDICATIONS 1 Machine-outil automatique à structure ou- verte du type comportant un montant vertical ( 3) qui se déplace le long d'une glissière ( 2), le long de l'axe des X, fixée sur une base ( 1), ledit montant vertical étant venu de matière avec une traverse en porteà-faux ( 4) le long de laquelle se déplace, le long de l'axe des Y, un support ( 5) de broche ( 6) qui se déplace le long d'un axe orthogonal aux axes précédents, le long de l'axe des Z, ladite machine-outil étant caractérisée en ce qu'elle comporte une structure additionnelle ( 8) conçue pour être située au niveau de son côté ouvert, qu'elle est munie d'un dispositif de raccordement ( 9) qui coulisse le long de ladite structure, ledit dispositif de raccordement étant conçu pour être relié à l'extrémité libre de ladite traverse ( 4), de manière à constituer une machine à por- tique. 2 Machine-outil automatique selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que ladite structure addi- tionnelle ( 8) est une structure en treillis. 3 Machine-outil automatique selon la revendi- cation 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite structure additionnelle ( 8) est une structure préassemblée formant une seule pièce. 4 Machine-outil automatique selon l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit dispositif de raccordement ( 9) comporte un équipement formant moteur ( 17) à commande numérique conçu pour déplacer ledit dispositif de raccordement le long de ladite structure additionnelle ( 8). Machine-outil automatique selon la revendi- cation 4, caractérisée en ce que ledit équipement formant moteur ( 17) est constitué d'un moteur qui entraine un dispositif d'actionnement ( 22) à circulation de billes. g 6 Machine-outil automatique selon la revendi- cation 4, caractérisée en ce que ledit équipement formant moteur ( 17) est constitué dtun moteur qui, via un motoré- ducteur, entraîne un pignon ( 16) qui est en prise avec une crémaillère ( 15) fixée sur ladite structure addition- nelle. 7 Machine-outil automatique selon l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la poutre supérieure ( 12) de ladite structure addi- tionnelle ( 8) comporte des guides ( 13) le long desquels se déplace ledit dispositif de raccordement ( 9). 8 Machine-outil automatique selon l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le montant vertical ( 3) de la structure mobile com- porte un carter ( 30) dans lequel sont placés des contre- poids destinés à équilibrer le poids de la structure, afin de limiter sa déformation.