Brevet FR2746086A1 — publié le 19970919

DISPOSITIF DE MANUTENTION D'UNE ELECTRO-BROCHE DE MACHINE-OUTIL D'USINAGE A GRANDE VITESSE La présente invention a trait au domaine des machines-outils et concerne plus particuliérement les adaptations permettant d'assurer la manutention d'une électro-broche porte-outil de machine-outil d'usinage à grande vitesse, notamment son raccordement ainsi que son montage et démontage dans les meilleures conditions L'usinage à grande vitesse de piéces par une machine-outil s'opère en général à partir d'un outil entraîné en rotation par l'axe moteur d'une électro-broche installée dans un coulant lui-même monté mobile en translation selon trois axes X, Y et Z. Une machine-outil comporte classiquement trois postes de travail principaux, à savoir - un poste d'usinage à proprement dit comportant l'outil entraîné en rotation par l'axe moteur de l'électro-broche et façonnant la pièce à usiner - un poste d'entraînement situé en amont du poste d'usinage et constitué d'un ensemble d'organes assurant notamment les déplacements en translation suivant X,Y et Z du coulant de l'électro-broche ainsi que l'alimentation de l'électro-broche pour la rotation de son axe porte-outil, - et un poste de commande collaborant avec le poste d'entraînement et en fonction d'un programme d'instructions préétablies pour assumer les différentes phases d'usinage de ladite pièce. Les puissances demandées aux électro-broches lors d'un usinage à grande vitesse sont telles que celles-ci sont de grandes dimensions et peuvent atteindre des masses allant jusqu'à soixante kilogrammes. La surface extérieure de ces électro-broches est formée classiquement d'un cylindre muni d'un épaulement situé à l'avant de celui-ci qui permet la fixation de l'électro-broche dans le coulant, ainsi que d'un arbre-moteur débouchant ou non, assurant l'entraînement des outils. Ces électro-broches sont de dimensions et de masse importantes rendant difficiles les opérations de manutention de celles-ci. En effet, le raccordement d'une électro-broche ayant les caractéristiques précédemment citées est réalisé en plaçant l'arrière de celle-ci face au coulant afin de pouvoir connecter et raccorder les câbles se trouvant à l'intérieur du coulant et nécessaires au fonctionnement de l'électro-broche, aux prises d'alimentation situées à l'arrière de cette dernière. Le maintien dans cette position est indispensable pour la connexion de tous les câbles. Cette opération de maintien est rendue difficile par la position du coulant en hauteur par rapport au sol en face duquel doit être maintenue l'èlectro-broche. L'invention concerne plus particulièrement le montage de l'électro-broche dans le coulant qui est réalisé après le raccordement et qui consiste en un emmanchement du corps arrière de l'électro-broche dans un coulant tel que celui déjà décrit par la demanderesse dans la demande de brevet français n" 9600912. Ce coulant est notamment formé de trois épaulements rentrants successifs formant couronnes, le premier épaulement extérieur situé à l'entrée du coulant délimitant un diamètre d'ouverture supérieur au diamètre d'ouverture des deux autres épaulements intermédiaire et intérieur. Ainsi, lors du montage de l'électro-broche, le corps arrière de celle-ci vient en contact avec les deux épaulements intermédiaire et intérieur, ceux-ci comportant des organes d'étanchéité de façon à créer une chambre étanche dans laquelle vient se loger de l'huile, ou tout autre matière intermédiaire permettant l'amortissement des vibrations dues à l'usinage à grande vitesse. La fixation de l'électro-broche dans le coulant est réalisée en mettant en butée sur l'épaulement intermédiaire du coulant, la face arrière de I'épaulement de l'électro-broche, ce dernier étant maintenu en position par une bride fixée au moyen de vis la traversant et venant se visser sur le premier épaulement extérieur du coulant. L'opération d'emmanchement du susdit corps arrière dans le coulant est délicate car elle nécessite une grande précision pour éviter tout dommage aux susdits organes d'étanchéité qui auraient pour conséquence des risques de fuite et donc un rendement plus faible de l'amortissement de vibrations, et la possibilité d'accident du fait de la présence des connexions électriques nécessaires au fonctionnement de l'électrobroche. Cette précision est difficile à atteindre en raison du poids et du volume de l'électro-broche qui doit être maintenue à hauteur et en face du coulant pendant les opérations d'intervention de l'équipe d'entretien En outre, lors de l'opération de démontage, le corps arrière de l'électrobroche devient glissant du fait de son contact avec la susdite huile ou matière intermédiaire, rendant ainsi dangereuse la manutention de l'électro-broche. Partant de cet état de fait, la demanderesse a imaginé un concept original d'un dispositif de manutention d'une électro-broche cylindrique porte-outil dans un support cylindrique du type coulant d'une machine-outil d'usinage à grande vitesse, permettant d'obvier aux inconvénients précités pour le raccordement ainsi que pour le montage et le démontage de l'électro-broche dans le coulant en créant à hauteur et face à ce dernier un plan de travail fixe pour le raccordement de l'électro-broche tout en assurant un emmanchement précis de l'électro-broche dans le coulant. Pour y parvenir, le dispositif de manutention d'une électro-broche cylindrique porte-outil dans un support cylindrique du type coulant d'une machine-outil d'usinage à grande vitesse est constitué par un berceau de manutention formé par l'association - d'un réceptacle dans lequel se place ltélectro-broche, - d'un organe de préhension assurant le levage dudit berceau de manutention, - et d'un organe de fixation du berceau au coulant. Cette association a de nombreux avantages et parmi ceux-ci - placer l'électro-broche sur un support stable, - permettre à l'électro-broche de glisser du berceau vers le coulant, - assurer un maintien en position de l'électro-broche à hauteur et en face du coulant, - permettre les opérations de pose et de dépose de l'électro-broche vers le coulant, - assurer un plan de travail stable pour les opérations d'intervention sur l'électro- broche. Selon un mode de réalisation préférée de l'invention, L'organe de fixation du berceau de manutention, est situé à l'avant de celui-ci et est constitué d'un tube cylindrique coupé selon un plan horizontal qui s'adapte sur son diamètre extérieur au diamètre du premier cylindre intérieur du coulant de façon à etre coaxial avec celui-ci et ayant un diamètre intérieur supérieur au diamètre du corps arrière de l'électro-broche Ceci a pour avantage de positionner le berceau par rapport au coulant par un centrage cylindrique en permettant à l'organe de fixation de former coulisse avec le coulant assurant ainsi une coaxialité entre le coulant et l'organe de fixation. Un autre avantage de cette disposition est la possibilité de faire coulisser l'électro-broche dans le cylindre intérieur de l'organe de fixation du fait de son diamètre plus important. Cet organe de fixation se fixe au moyen de deux vis le traversant et se vissant dans des trous percés dans le premier épaulement rentrant extérieur du coulant utilisant ainsi le support de fixation de la bride maintenant en butée l'épaulement de l'électrobroche sur l'épaulement rentrant intermédiaire du coulant. Avantageusement, les mêmes trous percés dans le suport de fixation pourront être utilisés pour fixer l'organe de fixation. En outre, cet organe de fixation est disposé par rapport au réceptacle de façon à ce que l'électro-broche horizontale sur son support soit coaxiale avec l'organe de fixation. Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le réceptacle, est muni sur son axe longitudinal médian d'une cale de réglage, sur laquelle glisse l'électro-broche, permettant le mouvement horizontal de l'électro-broche vers le coulant en équilibrant l'électro-broche inclinée du fait du contact de son épaulement sur les bords du réceptacle. Cette cale de réglage située à proximité de l'organe de fixation a pour autre avantage d'éviter que l'électro-broche ne soit en contact avec le cylindre intérieur de l'organe de fixation lors du glissement de celleci du réceptacle vers le coulant, empêchant d'éventuelles rayures de se créer sur le corps de l'électro-broche par le frottement du corps de l'électro-broche avec le cylindre intérieur dudit organe de fixation. En outre, par un mode particulièrement avantageux de réalisation, la cale est située sur le réceptacle de façon à ce que lors du glissement de l'électro-broche vers le coulant à des fins d'emmanchement, I'épaulement de l'électro-broche vient en butée sur la cale au moment où le corps arrière de l'électro-broche est porté par les deux épaulements intérieur et intermédiaire du coulant, permettant ainsi le démontage et le dégagement du berceau de manutention afin de terminer la phase de montage en mettant en butée la face arrière de l'épaulement de l'électro-broche sur l'épaulement intermédiaire du coulant et de la maintenir en position au moyen de la bride se fixant par des vis aux trous filetés situés sur le premier épaulement rentrant extérieur du coulant et libérés par l'enlèvement de l'organe de fixation. Cette dernière opération n'est possible que si l'organe de fixation est démonté du premier épaulement rentrant extérieur du coulant. Selon une autre caractéristique de l'invention, L'organe de fixation comporte un crochet situé au niveau du centre de gravité du berceau de manutention et situé sur l'un de ses côtés, de façon à laisser un côté sans obstacle pour la pose et/ou la dépose latérale de l'électro-broche dans le berceau. Ce crochet a pour avantage de permettre la sustentation du berceau de manutention par un quelconque moyen de levage, de l'endroit où il est stocké vers l'avant du coulant sans déséquilibre pouvant nuire à sa fixation sur le coulant afin d'assurer au manipulateur un plan de travail pour le montage ou pour le démontage de l'électro-broche. Pour I'opération de montage, I'électro-broche pourra être posée dans le réceptacle avant ou après la fixation du berceau au coulant. Ainsi, I'électro-broche est placée sur un berceau de manutention, permettant au moyen de son organe de préhension sa sustentation par un quelconque moyen de levage au niveau du coulant situé en hauteur, et un maintien en position horizontale face au coulant au moyen de son organe de fixation facilitant ainsi les connexions et raccordements de l'électro-broche et un emmanchement précis dans le coulant du fait de la position horizontale de l'électro-broche et de sa coaxialité avec le coulant évitant d'éventuels dommages aux organes d'étanchéité situés sur les deux épaulements intérieur et intermédiaire du coulant. Ce berceau de manutention aura aussi pour avantage de permettre, le démontage de l'électro-broche sans difficulté due à son contact avec l'huile du fait qu'il définisse un réceptacle où vient se placer l'électro-broche sans que le manipulateur n'ait à porter celle-ci. Bien que les aspects principaux de l'invention considérés comme nouveaux aient été exprimés ci-dessus, de plus amples détails concernant un mode de réalisation préférée d'un dispositif de manutention d'une électro-broche de machine-outil d'usinage à grande vitesse respectant les concepts fondamentaux de l'invention, seront mieux compris en se référant à la description ci-après et aux dessins l'accompagnant illustrant ce mode de réalisation. Sur ces dessins La figure 1 est une vue en coupe suivant un plan passant par l'axe du coulant de l'assemblage coulant/électro broche. La figure 2 est une vue en perspective du berceau de manutention dans lequel est placée l'électro-broche dessinée en traits pointillés. La figure 3 est une vue en perspective du berceau de manutention face au coulant et portant l'électro-broche. Les figures 4a, 4b et 4c illustrent respectivement les phases de montage de l'électro-broche dans le coulant. Le dessin de la figure 1, a pour objet d'illustrer le montage d'une électro-broche référencée 100 dans son ensemble dans un coulant porte électro-broche référencé 200 dans son ensemble, réalisé par pénétration cylindrique dans le sens de la flèche A de ladite électro-broche dans le coulant. Le coulant 200 est formé de trois épaulements rentrants successifs formant couronnes, le premier épaulement extérieur 210 situé à l'entrée du coulant délimitant un diamètre d'ouverture supérieur au diamètre d'ouverture des deux autres épaulements intermédiaire 220 et intérieur 230. Le corps arrière de l'électro-broche 100 vient en contact avec des organes d'étanchéité 221 et 23 1 situés respectivement sur les épaulements rentrants intermédiaire 220 et intérieur 230 pour délimiter une chambre étanche 300 remplie d'huile. La face arrière de l'épaulement 110 de l'électro-broche 100 vient en butée sur la face avant de l'épaulement rentrant intermédiaire 220, I'électro-broche 100 est alors maintenue en position dans le coulant 200 au moyen d'une bride 211 qui, venant appuyer sur la face avant de l'épaulement 110 de l'électro-broche 100, est fixée par des vis 21 1 a la traversant et se vissant sur des trous filetés 212 perçant de part en part le premier épaulement rentrant 210. Comme le montre le dessin de la figure 2, le berceau de manutention de l'invention référencé 400 dans son ensemble est constitué d'un réceptacle 500 sur lequel vient se poser l'électro-broche 100, d'un crochet 600 servant d'organe de préhension ainsi que d'un organe de fixation 700 assurant le maintien du berceau au coulant. Suivant l'invention, le susdit organe de fixation 700 est formé d'un tube cylindrique 710 coupé suivant un plan horizontal situé en dessous de l'axe de symétrie 120 de l'électro-broche. Ce tube cylindrique coupé 710 est dimensionné de manière à ce que son diamètre extérieur 720 s'adapte au premier cylindre intérieur 240 du coulant 200 de façon à ce que l'organe de fixation 700 soit coaxial avec le coulant 200, et que son diamètre intérieur 730 est supérieur au diamètre du corps arrière de l'électro-broche 100. Le susdit tube coupé 710 comporte deux orifices 711 et 712 percés dans son épaisseur et dont les axes sont parallèles à son axe. Ainsi, lors de la fixation du berceau 400 au coulant 200, le susdit tube coupé 710 est emmanché dans le premier cylindre intérieur 240 du coulant selon l'axe de ce dernier. Les deux orifices 711 et 712 sont disposés de telle façon que lorsque l'organe de fixation 700 est emmanché dans le coulant 200, ceux-ci soient chacun coaxiaux avec un des trous filetés 212 percés dans l'épaisseur de l'épaulement 210 du coulant 200. Par ces orifices, des vis (non représentées) viennent fixer l'organe de fixation 700 du berceau 200 au coulant 200 en se vissant dans les trous filetés 212 permettant ainsi d'utiliser le moyen de fixation de l'électro-broche 100 comme support de fixation du berceau 400 sur le coulant 200. Le réceptacle 500 du berceau 400 sur lequel vient se déposer l'électro-broche 100 est formé d'un profilé en forme de U dans lequel est logée une cale 510 située à l'intérieur de celui-ci. L'électro-broche 100 est ainsi en contact à l'avant en deux points sur les bords 520 et 530 du profilé en U 500 par l'intermédiaire de son épaulement 110 et en contact à l'arrière en un point sur la cale 510 directement par l'intermédiaire de son corps arrière. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les bords 520 et 530 du susdit profilé en U 500 sont biseautés afin d'éviter les rayures, conséquences possibles du glissement de l'épaulement 110 de l'électro-broche 100 sur les bords 520 et 530 du profilé en U et de permettre une meilleure assise de l'électro-broche 100 dans le réceptacle 500. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la susdite cale 510 est située dans le plan de symétrie longitudinal du profilé en U 500 et est d'une hauteur telle qu'elle maintient l'électro-broche 100 en position horizontale face au coulant 200. Cette cale 510 permet ainsi un glissement horizontal de l'électro-broche 100 du berceau 400 vers le coulant 200 assurant ainsi un emmanchement précis du corps arrière de l'électro-broche 100 dans les deux épaulements intermédiaire 220 et intérieur 230 du coulant 200 comportant les éléments d'étanchéité 221 et 231, lesquels nécessitent une grande précision dans le montage de l'électro-broche 100 dans le coulant 200. En outre, la susdite cale 510 permet, en glissant sans contact avec l'organe de fixation, permet d'éviter au corps arrière de l'électro-broche 100 des risques de rayures qui ne garantiraient plus l'étanchéité de l'assemblage électro-broche/coulant et donc I'amortissement des vibrations. Comme illustré sur la figure 3, L'organe de préhension 600 est constitué par un crochet dont une extrémité 610 est située sur un des côtés du réceptacle 500 et dont l'autre extrémité 620 est préformée pour recevoir l'organe d'accrochage 800 (cf figures 4a 4b, 4c) d'un engin de levage. Ce crochet 600 a pour avantage d'assurer une prise sur le berceau 400 pour l'amener au moyen d'un engin de levage tel qu'un palan, à la hauteur du coulant 200, de le positionner face à celui-ci pour le fixer, et d'alléger la charge qui se trouve en bout de coulant en évitant l'arc-boutement au moment des opérations de montage et/ou de démontage. Le susdit crochet 600 est avantageusement disposé au niveau du centre de gravité du réceptacle 500 permettant d'assurer l'équilibrage de l'ensemble du berceau 400 en étant en rotation par rapport à l'organe de rotation 800 au crochet de l'engin de levage du fait de son poids, assurant son positionnement par rapport à la verticale et donc par rapport au coulant 200. Les dessins des figures 4a, 4b, et 4c illustrent les phases de montage d'une électro-broche 100 dans un coulant 200 au moyen du berceau de manutention 400 cidessus décrit. Comme illustrée sur le dessin de la figure 4a, I'électro-broche 100 est placée dans le berceau 400, celui-ci ayant été au préalable amené à hauteur et face au coulant 200 et fixé par l'intermédiaire de son organe de fixation 700 sur le premier épaulement extérieur rentrant 210 du coulant 200 au moyen de vis comme décrit ci-dessus. Ce berceau 400 permet de créer devant et à hauteur du coulant 200 un plan de travail horizontal fixe facilitant la connexion des câbles et fils se trouvant à l'intérieur et à l'arrière du coulant 200, et nécessaires au fonctionnement de l'électro-broche 100. Comme le montre la figure 4b, la cale 510 est située sur le réceptacle 500 de façon à ce que, lors du glissement (flèche A) de l'électro-broche 100 vers le coulant 200 et de l'emmanchement de celle-ci, I'épaulement 110 de l'électro-broche 100 vient en butée sur la cale 510 au moment où le corps arrière de l'électro-broche 100 est porté par les deux épaulements intérieur 230 et intermédiaire 220 du coulant 200. Lors de cette mise en butée, I'électro-broche 100 est donc portée par les deux épaulements 230 et 220 et peut se libérer du berceau 400. Les vis sont alors ôtées du premier épaulement rentrant extérieur 210 du coulant 200, L'organe de fixation 700 est desserré du coulant 200 et le berceau 400 peut se dégager de ce dernier comme le montre la flèche B de la figure 4c. On comprend que le dispositif de manutention d'une électro-broche de machine outil d'usinage à grande vitesse qui vient d'être décrit et représenté, I'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportées à l'exemple ci- dessus sans pour autant sortir du cadre de l'invention pris dans ses aspects les plus larges. Afin de permettre une meilleure compréhension des dessins, une liste des références avec leurs légendes est ci-aprés énumérée. 100 Electro-broche 110.. Epaulement de l'électro-broche 120. Axe de symétrie de l'électro-broche 200. Coulant 210. Epaulement extérieur du coulant 211. Bride de fixation de lélectro-broche 21 la.. Vis de fixation de la bride 212 Trous filetés 220. Epaulement intermédiaire du coulant 221. Organe d'étanchéité logé dans l'épaulement intermédiaire 230. Epaulement intérieur du coulant 23 1. Organe d'étanchéité logé dans l'épaulement intérieur 240. Premier cylindre intérieur du coulant 300. Chambre étanche 400.. Berceau de manutention de l'électro broche 500. Réceptacle 510. Cale de réglage 520,530. Bords du réceptacle 600. Crochet de préhension 610 Extrémité du crochet fixée au réceptacle 620. Extrémité d'accrochage 700. Organe de fixation 710. Tube cylindrique coupé 711,712. Trous percés dans le tube 720. Diamètre extérieur du tube 730 Diamètre intérieur du tube 800. Organe d'accrochage d'un engin de levage Flèche A. Mouvement d'emmanchement de l'électro-broche 100 Flèche B. Mouvement de dégagement du berceau 400 REVENDICATIONS 1. Dispositif de manutention d'une électro-broche cylindrique porte-outil (100) dans un support (200) de machine-outil d'usinage, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il est constitué par un berceau de manutention (400) formé par l'association: - d'un réceptacle (500) dans lequel se place l'électro-broche (100), - d'un organe de préhension (600) assurant le levage dudit berceau de manutention, - et d'un organe de fixation (700) dudit berceau (400) au support (200) assurant le maintien en position de l'électro-broche (100) face au support (200). 2. Dispositif de manutention selon la revendication 1, dans laquelle le susdit support (200) est cylindrique, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit organe de fixation (700) du berceau de manutention (400) est situé à l'avant de celui-ci et est constitué d'un tube cylindrique (710) coupé selon un plan horizontal qui s'adapte sur son diamètre extérieur (720) au diamètre intérieur du cylindre (240) du support (200) de façon à être coaxial avec celui-ci et ayant un diamètre intérieur (730), supérieur au diamètre du corps arrière de l'électro-broche (100). 3. Dispositif de manutention selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit organe de préhension (600) est un crochet dont une extrémité (610) est située au niveau du centre de gravité du berceau (400) et fixée à un des cotés du réceptacle (500) et dont l'autre extrémité (620) est préformée pour recevoir l'organe d'accrochage (800) d'un engin de levage. 4. Dispositif de manutention selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit réceptacle (500) est constitué d'un profilé en U dont les bords (520,530) sont biseautés afin de permettre à l'électro-broche (100) une bonne assise dans le berceau (400) et un glissement de l'épaulement (110) de l'électro-broche (100) sans risque de rayure. 5. Dispositif de manutention selon la revendication 1, dans lequel la susdite électro-broche (100) est munie à l'avant d'un épaulement (110), CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit réceptacle (500) est muni d'une cale de réglage (510) située sur l'axe longitudinal médian du réceptacle (500), à proximité de l'organe de fixation (700) et sur laquelle repose l'électro-broche (100) de manière à la maintenir horizontale, cette dernière reposant à l'arrière du réceptacle (500) via le susdit épaulement (110). 6. Dispositif de manutention selon les revendications 1, 2 et 5, dans lequel le susdit support cylindrique est constitué par un coulant (200) d'une machine-outil à grande vitesse, du type de celui comprenant trois épaulements rentrants successifs formant couronnes, le premier épaulement extérieur (210) étant situé à l'entrée du coulant délimitant un diamètre d'ouverture supérieur au diamètre d'ouverture des deux autres épaulements intermédiaire (220) et intérieur (230), CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la susdite cale de réglage (510) est située sur l'axe longitudinal médian du réceptacle (500) de telle façon que lors du glissement de l'électro-broche (100) vers le coulant (200) à des fins d'emmanchement de celle-ci, I'épaulement (110) de l'électrobroche (100) vient en butée sur la susdite cale (510) au moment où le corps arrière de l'électro-broche (100) est emmanchée dans les deux épaulements intermédiaire (220) et intérieur (230) du susdit coulant (200). 7. Dispositif de manutention selon les revendications 1, 2 et 6, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit tube cylindrique (710) coupé selon un plan horizontal de l'organe de fixation (700) est percé de part en part par au moins deux orifices (711 et 712) selon un axe parallèle à l'axe du tube (710) afin de permettre le passage de vis de fixation venant se visser dans des trous filetés (212) percés dans le susdit premier épaulement extérieur (210) du coulant (200). 8. Dispositif de manutention selon les revendications 1, 2 et 6, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit organe de fixation (700) est disposé par rapport au réceptacle (500) de façon à ce que lorsque l'électro-broche (100) est placée sur le réceptacle (500), celle-ci soit coaxiale avec l'organe de fixation.