Brevet FR2742519A1 — publié le 19970620

TABLIER DE PROTECTION TELESCOPIQUE POUR ACCOMPAGNER LES EVOLUTIONS D'UN ORGANE MOBILE La présente invention a trait au domaine des machines-outils et concerne plus particulièrement des adaptations permettant d'assurer un déplacement à grande vitesse d'un organe mobile d'usinage dans les meilleures conditions d'environnement. L'usinage à grande vitesse de pièces dans une machine-outil s'opère en général à partir d'un outil entraîné en rotation en bout d'une électro-broche installée dans un coulant lui-même monté mobile selon deux axes X, Y d'un plan parallèle au plan d'usinage des pièces. Pour une meilleure lecture de la description qui va suivre, le plan de mobilité XY de l'organe mobile que forme le coulant de l'électro-broche sera supposé vertical, ce qui représente la majorité des cas de réalisation de ce genre de machines-outils dans le domaine de l'usinage dit à grande vitesse. Une machine-outil comporte classiquement trois postes de travail principaux , à savoir: - un poste d'usinage proprement dit comportant l'outil entraîné en rotation en bout 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 X, Y et Z du coulant de I'électro- broche et de rotation de cette dernière, - et un poste de commande collaborant avec le poste d'entraînement et en fonction d'un programme d'instructions préétablies pour assumer les différentes étapes d'usinage de ladite pièce. La demanderesse a constaté que dans les machines-outils d'usinage à grande vitesse, la séparation du poste d'usinage du poste d'entraînement n'est jamais matériellement bien définie, notamment en ce qui concerne le plan vertical virtuel marquant la limite entre les deux postes. En effet, pour autoriser la libre évolution du coulant mobile selon les deux axes X et Y dans un plan de déplacement parallèle à ce plan vertical de frontière, le mode de réalisation le plus classique consiste à faire communiquer la zone extérieure d'usinage avec la zone intérieure d'entraînement de la machine. ll s'ensuit des problèmes importants de protection tant vis-à vis des proximités d'accès du personnel à l'intérieur du poste d'entraînement que des organes du poste d'entraînement sensibles à la projection des copeaux de l'usinage et à la pollution de l'environnement extérieur de la machine placée généralement au intermédiaire d'une atmosphère plus ou moins viciée, Ce que constatant, le demanderesse a mené des recherches qui ont abouti à la conception originale d'un élément matériel se présentant sous la forme d'un tablier qui permet d'obvier aux inconvénients de protection précités et notamment de garantir l'étanchéité de l'enceinte contenant les organes du poste d'entraînement en minimisant les risques d'exposition à la pollution extérieure desdits organes. Dans le cas présent des machines-outils pour l'usinage à grande vitesse, ce tablier de protection doit donc permettre l'installation d'une frontière franche entre le poste d'usinage et le poste d'entraînement et, outre des fonctions d'étanchêité, il devra également assurer une grande liberté d'évolution de l'organe mobile (coulant porte électro-broche) dans un plan parallèle au plan d'usinage.Cette disposition préliminaire du tablier de protection a pour avantage de pouvoir matérialiser de manière dynamique une fermeture "hermétique" de l'enceinte renfermant les organes du poste d'entraînement tout en assurant la cinématique de l'organe mobile sortant de ladite enceinte et nécessaire au positionnement de l'outil lors des différentes phases d'usinage. De plus, la garantie d'étanchéité de l'enceinte à la pollution extérieure pour la protection des organes sensibles rassemblés dans le poste d'entraînement, pourra être encore améliorée en pressurisant le volume intérieur de celleci par rapport à l'extérieur situé derrière le tablier de protection. Pour respecter ces objectifs, il a donc été imaginé un tablier télescopique pour la protection d'un organe mobile selon les deux axes X et Y répondant à toutes ces conditions et adaptable plus particulièrement aux machines-outils faisant intervenir des opérations d'usinage à grande vitesse des outils portés en bout de son électro-broche. Suivant l'invention, ce tablier de protection télescopique est remarquable en ce qu'il comprend au moins trois panneaux superposés disposés parallèlement au plan de déplacement de l'organe mobile selon deux axes X et Y et dont: - le premier fixe (appelé panneau "extérieur"), situé à l'extérieur de l'enceinte renfermant les organes nécessaires à l'entraînement de l'organe mobile, est ménagé d'une fenêtre traversée par ce dernier et dont les bords intérieurs en délimitent la liberté d'évolution, - le deuxième mobile (appelé panneau "intermédiaire"), de dimensions dépassantes de celles de la fenêtre du premier panneau extérieur et ménagé d'une fenêtre autorisant l'évolution dudit organe mobile, est monté coulissant par rapport au panneau extérieur selon les deux axes de déplacement X,Y, - et le troisième mobile (appelé panneau "intérieur"), de dimensions sensiblement supérieures à celles de la fenêtre du premier panneau extérieur et recevant en son centre le susdit organe mobile, de telle sorte que les déplacements selon les axes X et Y de l'organe mobile dans la fenêtre du panneau extérieur entraînent une mobilité du panneau intermédiaire apte à combler l'ouverture de la fenêtre du panneau extérieur laissée découverte par le panneau intérieur accompagnant les déplacements dudit organe mobile. L'intérêt primordial de cette caractéristique est de proposer un tablier en trois parties indépendantes et collaborant entre elles de telle sorte que: - le panneau extérieur puisse obturer l'enceinte sur sa façade avant ouverte autour de sa fenêtre dans laquelle sont autorisées les limites de progression dudit organe mobile, - le panneau intermédiaire puisse combler l'obturation de l'ouverture de la fenêtre du panneau extérieur libérée autour du panneau intérieur lorsque ledit organe mobile se déplace à l'intérieur de ladite fenêtre notamment lorsqu'il est à proximité des bords de cette dernière. - et que le panneau intérieur puisse assurer autour du susdit organe mobile une obturation de l'ouverture de la fenêtre du panneau intermédiaire. Selon un mode de réalisation préférée de l'invention, les déplacements du susdit panneau intermédiaire sont guidés par au moins deux pantographes, dont les points extrêmes sont associés au panneau intérieur et au panneau extérieur et dont le point intermédiaire est associé au panneau intermédiaire, de sorte que les déplacements du panneau intérieur embarqué par l'organe mobile actionnent également un déplacement proportionnel du panneau intermédiaire.Ainsi, lorsque l'organe mobile se déplace selon les deux axes X ou Y dans la fenêtre du panneau exterieur, le panneau intérieur coopérant avec celui-ci actionne un déplacement identique des points extrêmes articulés des pantographes auxquels il est associé et déforme la structure des mêmes pantographes qui impriment un déplacement des points intermédiaires de ces derniers et du panneau intermédiaire y associé, dès lors que la position des deux autres points extrêmes associés au panneau extérieur est fixe. La mise en oeuvre d'une paire de pantographes comme instruments de pilotage des déplacements du panneau intermédiaire offre de nombreux avantages non négligeables. D'une part, selon la disposition des points intermédiaires par rapport aux points extrêmes, ils imposent, pour un pas de déplacement selon les axes X ou Y de l'organe mobile et du panneau intérieur y attaché, un pas proportionnel de déplacement X ou Y du panneau intermédiaire de telle sorte que la fenêtre du panneau extérieur soit toujours obturée lorsque l'organe mobile aborde les côtés de celle-ci, et ce pour un dépassant minimum du panneau intermédiaire autour de la fenêtre du panneau fixe quelle que soit la course de l'organe mobile. D'autre part, dans le cas d'un tablier vertical lorsque les points extrêmes supérieures sont associés à la portion haute du panneau extérieur, ils assurent la suspension et le maintien du panneau intermédiaire entre le panneau intérieur et le panneau extérieur. 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 tablier de protection 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 de face d'un tel tablier de protection télescopique, avec une position centrale de l'organe mobile. La figure la est une vue de dessus du dessin de la figure 1. La figure 2 est une vue de face de ce tablier de protection, avec une position extrême de l'organe mobile. La figure 2a est une vue de dessus du dessin de la figure 2. Tel qu'illustré sur l'ensemble des dessins, le tablier télescopique de l'invention référencé I dans son ensemble est destiné à assurer la protection d'un organe mobile tel que le coulant (symbolisé par la partie centrale hachurée 0) d'une électro-broche d'une machine-outil non représentée et évoluant dans un plan vertical P selon des déplacements le long des deux axes X et Y, illustrés par les deux flèches à double sens x et y. Ce coulant O est aussi apte à évoluer par rapport au tablier I, selon un troisième mouvement de translation illustré par les flèches z des. figures la et 2a. Ce mouvement de translation z propre au coulant ainsi que le mouvement de rotation de l'électro-broche ne seront pas développés dans la présente description, car n'apportant rien de plus à la bonne compréhension de l'objet de la présente invention.Ce tablier de protection télescopique est donc destiné à être installé perpendiculairement à l'axe de l'organe mobile O dans un plan vertical parallèle au plan P des deux axes X et Y de mobilité de ce dernier, afin de délimiter une frontière matérielle entre l'extérieur de la machine où une pièce est usinée par l'outil accroché en bout de l'électro-broche et l'intérieur de la même machine où sont agencés les organes d'entraînement dudit organe mobile, sensibles à la pollution environnante. Selon l'invention, le tablier I comprend trois panneaux verticaux superposés 100, 200 et 300 disposés parallèlement au plan vertical de déplacement P de l'organe mobile 0. Le premier panneau 100 situé à l'extérieur de la machine est monté fixe par rapport à l'enceinte du bâti, et ménagé d'une fenêtre rectangulaire 110 traversée par l'organe mobile O et dont les bords intérieurs délimitent la liberté d'évolution (flèches x et y) de ce dernier. Le deuxième panneau 200 rectangulaire situé vers l'intérieur de la machine et appelé panneau intermédiaire, est monté coulissant par rapport au premier panneau 100, le long des deux axes X et Y selon deux mouvements illustrés par les deux flèches à double sens x' et y'. De dimensions moindres à celles du premier panneau 100, il est dépassant extérieurement de la fenêtre 110 de ce demier à des fins de recouvrement de celle-ci quelle que soit la position de l'organe mobile O. I1 est également ménagé en son centre d'une fenêtre rectangulaire 210 disposée autour de l'organe mobile et forjetant intérieurement les bords de la fenêtre 110 du panneau 100 selon une distance égale à celle du dépassant du panneau intermédiaire 200, autour de la même fenêtre. Le troisième panneau 300, rectangulaire et situé derrière le panneau intermédiaire 200 vers l'intérieur de la machine, reçoit en son centre un manchon 310 dans lequel est installé le coulant de l'électro-broche 0, monté également mobile transversalement au panneau 300 à l'intérieur du manchon 310, comme le montre la flèche z. Ce panneau 300, de dimensions sensiblement supérieures à celles de la fenêtre 110 du panneau fixe 100, est animé des mêmes déplacements flèches x et y que ceux de son manchon central 310 embarqué par le coulant de l'électro-broche O, lequel est compris dans le contexte de la présente invention comme l'organe mobile. Un dispositif de guidage 400 constitué de deux pantographes 400a et 400b situés dans le même demi-plan supérieur et d'un même côté du panneau fixe 100 permet d'assurer le maintien en suspension du panneau intermédiaire 200 et son pilotage dans ses déplacements (flèches x' et y') entre le panneau 100 et le panneau 300.A cet effet, les points extrêmes supérieurs 410a et 410b des pantographes 400a et 400b sont associés de manière articulée au panneau fixe 100, les points intermédiaires 420a et 420b au panneau intermédiaire 200 et les points extrêmes inférieurs 430a et 430b au panneau mobile 300, de sorte qu'un déplacement (flèches x et y) du panneau 300 déforme les structures des pantographes 400a et 400b qui impriment obligatoirement un déplacement proportionnel (flèches x' et y') de leurs points intermédiaires 420a et 420b dès lors que la positon des points extrêmes supérieurs 410a et 410b est fixe par rapport au panneau fixe 100. Ces points intermédiaires 420a et 420b emmènent dans leurs déplacements la mobilité du panneau intermédiaire 200 auquel ils sont associés.Selon une forme préférentielle de réalisation de l'invention, les points intermédiaires 420a et 420b sont situés au centre des points extrêmes des pantographes 400a et 400b pour qu'un pas de déplacement (flèches x et y) du panneau intérieur mobile 300 suggère un demi-pas de déplacement (flèches x' et y') du panneau intermédiaire 200. I1 en résulte alors des allégements des panneaux puisqu'il suffit que les distances de dépassement du panneau 200 à respecter intérieurement et/ou extérieurement autour de la fenêtre 110 du panneau fixe 100 soient égales à au moins la moitié des distances de déplacement (flèches x et y) de l'organe mobile O autorisées à l'intérieur de ladite fenêtre 110. Cette disposition a pour avantage de rendre le deuxième panneau 200 apte à combler complètement l'ouverture de la fenêtre 110 laissée découverte par le panneau 300 accompagnant les déplacements x et y du coulant de l'électro-broche. Les dessins des figures 1 et la illustrent le tablier de protection télescopique I avec les trois panneaux 100, 200 et 300 en position "intermédiaire", c'est à dire lorsque le manchon 310 du panneau 300 est au centre de la fenêtre 110. On constate alors que l'ouverture de cette dernière est entièrement obturée par le panneau 300 à lui-seul et partiellement par le panneau 200. Sur les dessins des figures 2 et 2a, le manchon 310 du panneau 300 qui a été déplacé (flèches x et y) dans le coin inférieur gauche de la fenêtre 110 du panneau 100, n'assume plus l'obturation de l'ouverture de la même fenêtre au niveau de sa partie supérieure et de sa partie droite. Cette obturation est comblée par le panneau 200 qui a suivi un déplacement proportionnellement réduit de moitié (flèches x' et y') pour rester en couverture de l'ouverture de la fenêtre 110 dès lors que ces contours extérieurs sont maintenus en retrait de la fenêtre 110 et que sa fenêtre intérieure 310 est entièrement obturée par le panneau 300. On comprend que le tableau de protection télescopique qui vient d'être ci-dessus décrit et représenté, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention pris dans ses aspects et dans son esprit les plus larges. Ainsi par exemple il est possible d'intercaler plusieurs panneaux intermédiaires 200 entre le panneau extérieur 100 et le panneau intérieur 300 guidés dans leurs déplacements par des pantographes à plusieurs points intermédiaires (le nombre étant égal à celui des panneaux intermùédiaires) associés chacun à un panneau intermédiaire. Afin de permettre une meilleure compréhension des dessins, une liste des références avec leurs légendes est ci-après énumérée. I... . Tableau de protection O... Organe mobile ou coulant de l'électro-broche 100... . Panneau fixe extérieur 110 Fenêtre du panneau 100 200... Panneau intermédiaire 210 Fenêtre du panneau 200 300... Panneau mobile intérieur 310 Manchon du panneau 300 400... . Dispositif de guidage 400a, 400b Pantographes 41 0a, 41 0b . Points extrêmes supérieurs des pantographes 420a, 420b . Points intermédiaires des pantographes 430a, 430b . Points extrêmes inférieurs des pantographes P... Plan vertical de déplacement Axes X et Y..... Axes de déplacement des panneaux 200 et 300 Flèches x, y, z ... . Mouvements de l'organe O Flèches x' et y' .... .. Mouvements du panneau 200 REVENDICATIONS 1. Tablier de protection d'un organe mobile (flèches x, y ) dans un plan (P) selon deux axes X et Y, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comprend au moins trois panneaux superposés (100, 200, 300) disposés parallèlement au plan (P) de déplacement (flèches x et y) dudit organe mobile (O) et dont:: - le premier panneau (100) fixe par rapport au bâti est ménagé d'une fenêtre (110) traversée par ledit organe mobile (O) et dont les bords intérieurs délimitent la liberté d'évolution (flèches x et y) de ce dernier, - le deuxième panneau (200) mobile, de dimensions dépassantes de celles de la fenêtre du premier panneau (100) et ménagé d'une fenêtre (210) autorisant l'évolution (flèches x et y) dudit organe mobile (O), est monté coulissant (flèches x' et y') par rapport au premier panneau (100) le long des deux axes de déplacement X,Y, - et le troisième panneau (300) mobile (flèches x et y) et de dimensions sensiblement supérieures à celles de la fenêtre (110) du premier panneau (100), reçoit en son centre le susdit organe mobile (O), de telle sorte que les déplacements (flèches x et y) de l'organe mobile (O) dans la fenêtre (110) du premier panneau (100) dans le plan des deux axes X et Y entraînent une mobilité proportionnelle (flèches x' et y') du deuxième panneau intermédiaire (200) apte à combler l'ouverture de la fenêtre (110) du premier panneau (100) laissée découverte par le troisième panneau (300) accompagnant les déplacements (flèches x et y) dudit organe mobile (O). 2. Tablier de protection selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les déplacements (flèches x' et y') du susdit panneau intermédiaire (200) sont guidés par au moins deux pantographes (400a ou 400b) dont les points extrêmes (410a, 430a ou 410b, 430b) sont associés de manière articulée au premier panneau fixe (100) et au susdit troisième panneau mobile (300) et dont le point intermédiaire (420a ou 420b) est associé au panneau intermédiaire (200), de sorte qu'un déplacement (flèches x et y) du troisième panneau mobile (300) entraîne un déplacement proportionnel (flèches x' et y') du panneau intermédiaire (200). 3. Tablier de protection selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la fenêtre (110) du premier panneau fixe (100) ainsi que les contours extérieurs du troisième panneau mobile (300) et du panneau intermédiaire (200) adoptent une configuration rectangulaire. 4. Tablier de protection selon les revendications 1 et 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les déplacements (flèches x et y) du susdit deuxième panneau intermédiaire (200) sont guidés par deux pantographes (400a, 400b) avec leurs points extrêmes (410a et 410b) situés dans le même demi-plan et d'un même côté du susdit premier panneau fixe (100), leurs autres points extrêmes (430a et 430b) associés au susdit troisième panneau mobile (300) et avec les points intermédiaires (420a et 420b) associés au panneau intermédiaire (200). 5. Tablier de protection selon les revendications 1 et 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les points intermédiaires (420a et 420b) des susdits pantographes (400a et 400b) sont situés au centre de ces derniers pour qu'un pas de déplacement (flèches x et y) du troisième panneau mobile (300) entraîne un demi-pas de déplacement (flèches x' et y') du susdit panneau intermédiaire mobile (200). 6. Tablier de protection selon les revendications 1 à 5 prises ensemble, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit tablier (I) est disposé verticalement autour de l'organe mobile (O) de sortie d'une machine-outil de manière à assurer la fermeture étanche de la façade avant ouverte d'une enceinte recevant les organes d'entraînement dudit organe mobile (O). 7. Tablier de protection selon les revendications 1 et 6, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit premier panneau fixe (100) est disposé à l'extérieur de l'enceinte et le susdit troisième panneau mobile (300) est disposé à l'intérieur de la même enceinte. 8. Tablier de protection selon les revendications 1, 3 et 6, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les pantographes (400a et 400b) sont situés sur la face interne du susdit panneau extérieur fixe (100) dans le demi-plan supérieur vertical de ce dernier de telle sorte que le susdit panneau intermédiaire (200) puisse être retenu suspendu aux points intermédiaires (420a et 420b) des susdits pantographes (400a et 400b). 9. Tablier de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit organe mobile (o) est monté mobile (flèche z) par rapport au troisième panneau (300) selon un axe normal au plan de ce dernier. 10. Tablier de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comprend plusieurs panneaux intermédiaires (200) associés à au moins deux pantographes (400a et 400b) comportant un nombre de points intermédiaires (420a ou 420b) égal au nombre de panneaux intermédiaires (200).