Brevet FR2708223A1 — publié le 19950203

PROCEDE ET DISPOSITIF D'USINAGE AUTORIATIOUE La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif d'usinage automatiques d'ouvertures circulaires dans une pièce en matériau plastique à l'aide d'un robot présentant un dispositif de poignet pourvu à une extrémité d'une tête porte-outils. La technique qui est classiquement mise en oeuvre pour ce type d'usinage consiste à fraiser les ouvertures à l'aide d'une unité de fraisage montée sur la tete porte-outil. L'ouverture est alors réalisée par micro-déplacements du dispositif de poignet qui est commandé par un dispositif de commande numérique de manière à usiner le contour de l'ouverture Cette technique présente l'inconvénient majeur que, pour des ouvertures de faible diamètre, la précision d'usinage est peu satisfaisante, ce qui se traduit en particulier par une ovalisation d'autant plus importante que le diamètre du trou est plus petit. On peut ainsi constater que, pour des trous de diamètre de 20 mm ou moins, l'ovalisation est visible à l'oeil nu. Ces inconvénients sont dus à l'inertie du mécanisme, aux constantes de temps et à l'amortissement des servo-mécanismes qui rendent difficile le suivi d'une trajectoire circulaire à la courbure accentuée. La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant d'éviter les inconvénients précités. L'idée de base de l'invention est d'utiliser le robot uniquement pour une mise en place statique, qu'un tel équipement est capable d'assurer avec une grande précision. L'invention concerne ainsi un procédé d'usinage automatique d'ouvertures circulaires dans une pièce en matériau plastique à l'aide d'un robot présentant un dispositif de poignet pourvu, à une extrémité, d'une tête porte-outil caractérisé en ce que la tête porte-outil présente au moins une unité automatique de perçage et en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - positionner le dispositif de poignet de telle sorte qu'un axe de référence de l'unité automatique de perçage soit nominalement aligné avec un axe d'une ouverture à percer, - usiner une dite ouverture par perçage à l'aide de l'unité automatique de perçage sans modifier ledit positionnement du dispositif de poignet. Le robot est alors utilisé dans une configuration purement statique où il présente un maximum de précision et l'usinage est réalisé par une unité automatique intrinsèquement de grande précision. La tête porte-outil peut présenter une pluralité d'unités automatiques de perçage correspondant à des diamètres d'ouverture différents. I1 est avantageux que, sur la tête porte-outil, soit montée une platine rotative recevant au moins une unité automatique de perçage et une unité de fraisage. Ceci permet, par rotation de la platine, d'utiliser la ou les unités automatiques de perçage pour réaliser des ouvertures circulaires de petit ou moyen diamètre, et éventuellement de réaliser par fraisage d'autres ouvertures de plus grande dimension. Le robot peut être notamment du type à six axes, soit trois axes principaux et trois axes de poignet. L'invention concerne également un dispositif d'usinage automatique d'ouvertures circulaires, pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte: - un robot présentant un dispositif de poignet pourvu à une extrémité d'une tête porte-outil sur laquelle est montée au moins une unité automatique de perçage - un dispositif de commande permettant de positionner le dispositif de poignet de telle sorte qu'un axe de référence de l'unité automatique de perçage soit nominalement aligné avec un axe d'une ouverture à percer - un dispositif d'actionnement de l'unité automatique de perçage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en liaison avec les dessins qui représentent: - la figure 1, une vue générale d'un dispositif selon un mode préféré de réalisation de l'invention, - la figure 2, un détail de l'extrémité porte-outil du dispositif de la figure 1. Selon la figure 1, un robot 10 présente un bras vertical principal 11 articulé autour de trois axes principaux et un bras dit horizontal 12 présentant les trois axes de rotation propres à lui assurer une fonction de poignet. Le robot peut être en particulier du type IRB 3000 ou IRB 6000 de la société ABB. L'extrémité du bras 12 comporte une tête porte-outil 14 qui porte une ou plusieurs unités automatiques de perçage 21, 22, 23, 24 qui peuvent comme représenté, être disposées côte-à-côte. Les unités automatiques de perçage 21, 22, 23, 24 présentent des mandrins de tailles différentes permettant de recevoir des outils de perçage 25, 26, 27, 28 de tailles différentes. Les unités de perçage peuvent être par exemple du type LBL 35 ou 45 de la société ATLAS COPCO. Comme représenté à la figure 2, les unités de perçage 21, 22, 23, 24 sont montées côte-à-côte sur un bras 16 d'une platine rotative 15 qui présente un autre bras 17 portant une unité de fraisage 30 pourvue d'une fraise 31. La platine rotative 15 qui est montée sur la tête porte-outil 14 du bras 12 du robot, est entraînée en rotation par celle-ci. Pour percer un trou dans une pièce 2 disposée sur un support 1, le robot 10 est actionné de telle sorte que l'axe de référence de l'une des unités automatiques de perçage 21, 22, 23, 24 soit nominalement aligné avec l'axe du trou à percer. L'extrémité 14 du bras 12 du robot 10 est alors maintenue statiquement dans cette position et le perçage est réalisé par l'unité automatique de perçage qui a été sélectionnée. De telles unités sont en général commandées par un vérin pneumatique permettant un réglage de la course de travail et de la vitesse et en particulier peuvent présenter une avance rapide réglable en vitesse et en course, une avance travail (perçage) réglable en vitesse et en course, et un retour rapide également réglable. Le procédé tel que décrit ci-dessus convient en particulier pour percer des trous dans des pièces en matériaux thermo-plastiques chargés de fibre de verre par exemple à 40% de fibre de verre. La rotation de l'outil est dans ce cas de préférence très rapide, de l'ordre de 20.000 tr/mn. La mise en oeuvre du procédé n'utilise que les fonctions de commandes classiques 20 pour le robot et les unités automatiques de perçage. Le procédé est donc simple à mettre en oeuvre. En outre, il est plus facile à mettre en oeuvre dans le cas de plusieurs perçages à réaliser dans une pièce complexe car il suffit de programmer l'axe selon lequel l'unité automatique de perçage est à positionner, alors qu'avec des unités de fraisage utilisés selon l'art antérieur, chaque usinage de chaque trou doit être programmé complètement avec les problèmes de reproductibilité qui en découlent. En effet, avec un fraisage par robot, les tolérances dépendent de la position dans l'espace de la tête porte-outil. Le procédé selon l'invention permet au contraire d'utiliser le robot là où il présente un maximum de précision, à savoir un positionnement statique et de réaliser l'usinage avec une unité automatique qui présente intrinsèquement une bonne précision. REVENDICATIONS 1. Procédé d'usinage automatique d'ouvertures circulaires dans une pièce en matériau plastique à l'aide d'un robot présentant un dispositif de poignet pourvu, à une extrémité, d'une tête porte-outil caractérisé en ce que la tête porte-outil (14) présente au moins une unité automatique de perçage (21, 22, 23, 24) et en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - positionner le dispositif de poignet (12, 14) de telle sorte qu'un axe de référence de l'unité automatique de perçage (21, 22, 23, 24) soit nominalement aligné avec un axe d'une ouverture à percer, - usiner une dite ouverture par perçage à l'aide de l'unité automatique de perçage (21, 22, 23, 24) sans modifier ledit positionnement du dispositif de poignet (12, 14). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête porte-outil (14) présente une pluralité d'unités automatiques de perçage (21, 22, 23, 24) correspondant à des diamètres d'ouverture différents. 3. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sur la tête porte-outil est montée une platine rotative recevant au moins une unité automatique de perçage (21, 22, 23, 24) et une unité de fraisage (30). 4. Procédé selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que le robot (10) est du type à six axes, soit trois axes principaux et trois axes de poignet. 5. Dispositif d'usinage automatique d'ouvertures circulaires, pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte: - un robot (10) présentant un dispositif de poignet (12, 14) pourvu à une extrémité d'une tête porte-outil (14) sur laquelle est montée au moins une unité automatique de perçage (21, 22, 23, 24) - un dispositif de commande (20) permettant de positionner le dispositif de poignet (12, 14) de telle sorte qu'un axe de référence de l'unité automatique de perçage (21, 22, 23, 24) soit nominalement aligné avec un axe d'une ouverture à percer - un dispositif actionnement (20) de l'unité automatique de perçage. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que sur la tête porte-outils (14) est montée une platine rotative (15) recevant au moins une unité automatique de perçage (21, 22, 23, 24) et une unité de fraisage (30). 7. Dispositif selon une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que sur la tête porte-outils (I4), sont montées au moins deux unités automatiques de perçage (21, 22, 23, 24) correspondant à des diamètres d'ouverture différents. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les unités automatiques de perçage (21, 22, 23, 24) sont montées côte-à-côte. 9. Dispositif selon une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le robot (10) est du type à six axes, soit trois axes principaux et trois axes de poignet.