Brevet FR2784320A1 — publié le 20000414

DISPOSITIF DE POSITIONNEMENT D'UN CORPS PAR RAPPORT A SON SUPPORT ET NOTAMMENT DU CORPS D'UNE ELECTRO-BROCHE PAR RAPPORT A SON SUPPORT La présente invention a trait au domaine des machines-outils et notamment aux adaptations assurant le positionnement optimal des électro- broches porte-outil par rapport à leur support ainsi que par rapport au plan de déplacement de ce support. Une électro-broche est un organe d'entraînement en rotation d'un outil qui peut être placé à l'intérieur d'un coulant de machine-outil lequel coulant peut être mobile en translation selon trois axes. Les cahiers des charges d'usinages à réaliser par les dites machinesoutils définissant des critères de précision d'usinage très élevés, il est nécessaire d'obtenir une précision optimale dans le positionnement de chaque élément participant au positionnement de l'outil par rapport à la pièce et notamment au positionnement de l'électro-broche porte-outil et son support comme par exemple un coulant porte électro-broche. Dans la chaine de côtes allant de l'outil jusqu'au moyen d'entraînement, un autre défaut de positionnement peut venir du coulant lui même par rapport au plan de déplacement perpendiculaire à son axe. En fait, l'empilement successif d'éléments crée en fin de chaine de côtes, une somme des tolérances de défaut trop élevée. Pour atteindre le niveau de précision demandé, les concepteurs et utilisateurs de machine-outil ou d'éléments de machine-outil telle l'électro-broche n'ont eu jusqu'à maintenant pour seule solution que celle consistant à usiner très précisément les surfaces de positionnement de l'électro-broche et les surfaces d'appui prévues à cet effet dans le coulant. Ces opérations entraînent non seulement des surcoûts dans la réalisation de la machine- outil mais n'atteignent pas toujours la précision requise. -2- Aussi, aux opérations d'usinage de grande précision des surfaces en contact viennent s'ajouter des opérations de grattage desdites surfaces spécifiques à chaque machine afin d'atteindre la précision demandée. Ces opérations de mise au point peuvent avoir une durée aléatoire et peuvent retarder la date de mise en marche de la machine-outil. En outre, la réalisation d'un opération de mise au point spécifique à chaque machine- outil pour arriver à la précision de positionnement requise, vient à l'encontre d'une politique d'industrialisation poussée dans la réalisation des machines-outils elles-mêmes. Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches ayant pour but de supprimer les opérations d'usinage très précis nécessaires jusqu'à maintenant au bon positionnement d'une électro-broche par rapport à son support ainsi que de supprimer ou du moins de diminuer la durée des opérations de mise au point de la machine-outil pour le positionnement de l'électro-broche par rapport à son support. Ces recherches ont abouti à la conception originale d'un dispositif de positionnement permettant non seulement de répondre aux besoins de correction du positionnement angulaire d'une électro-broche par rapport à l'autre, mais aussi d'assurer le positionnement angulaire de tout type de corps par rapport à son support. Selon la caractéristique principale de l'invention, le dispositif de positionnement d'un corps par rapport à son support destiné à être fixé l'un à l'autre, ledit corps comprenant une surface d'appui et de positionnement venant en contact contre une surface d'appui et de positionnement prévue à cet effet et ménagée sur le support, est remarquable en ce qu'il est constitué par l'association de deux cales de réglage en contact constant l'une avec l'autre s'intercalant entre lesdites -3- deux surfaces d'appui et de positionnement, une première cale de réglage étant en contact sur sa surface extérieure avec la surface d'appui du corps et la deuxième cale étant en contact sur sa surface extérieure avec la surface d'appui et de positionnement du support, les surfaces de contact intérieures des deux cales définissant un plan, incliné par rapport auxdites surfaces extérieures desdites cales, constitué par les surfaces intérieures en pente desdites cales, ces dernières adoptant une position dite neutre l'une par rapport à l'autre de façon à ce que les plans d'appui définis par les surfaces extérieures desdites cales soient parallèles et de sorte que tout déplacement en rotation d'une cale par rapport à l'autre à partir de cette position neutre provoque le déplacement angulaire du corps par rapport audit support. Cette solution technologique est particulièrement avantageuse en ce qu'elle permet d'envisager un rattrapage du défaut angulaire et un positionnement précis du corps par rapport au support en intercalant un dispositif qui lui assure la précision dans le positionnement. Les usinages des surfaces d'appui ne nécessitent donc pas une grande précision du fait que le défaut de positionnement sera mesuré puis rattrapé au moyen du dispositif. La présence d'une position dite neutre dans laquelle les plans d'appuis définis par les surfaces extérieures sont parallèles, permet de créer une position de référence dans l'assemblage dans lequel s'intercale le dispositif de positionnement, position de référence sur laquelle sera mesuré le défaut de positionnement du corps par rapport au support et à partir de laquelle les cales seront mises en mouvement pour rattraper le défaut de positionnement. Selon une autre caractéristique de l'invention plus particulièrement adaptée au positionnement de l'axe d'un corps cylindrique par rapport à l'axe de son support dans lequel il est emmanché, ledit corps cylindrique comprenant un épaulement d'appui, ledit support comprenant également - 4 une surface d'appui, le dispositif de l'invention est remarquable en ce que les deux cales sont des rondelles identiques et coaxiales emmanchées sur la surface cylindrique dudit corps, une première rondelle étant au moyen de sa surface extérieure en appui sur l'épaulement dudit corps cylindrique, la surface extérieure de la deuxième rondelle étant en contact avec une surface d'appui de façon à ce que la rotation selon un premier angle de l'ensemble formé par les deux rondelles autour de leur axe de rotation associée à la rotation selon un deuxième angle des deux rondelles indépendamment l'une de l'autre et en sens inverse, permette le positionnement de l'axe du corps cylindrique par rapport à l'axe du support qui l'accueille. L'utilisation de rondelles coaxiales identiques permet de proposer une position neutre défini simplement par le positionnement de la partie la plus mince d'une première rondelle sur la platine la plus épaisse. En outre, l'adoption de rondelles coaxiales permet d'envisager un simple mouvement de rotation des rondelles rendant la mise au point particulièrement facile. Selon un autre caractéristique particulièrement avantageuse, ledit corps cylindrique est constitué par le corps d'une électro-broche et le support est constitué par un coulant porte électro-broche. En effet, bien qu'il soit possible d'adapter le dispositif de positionnement de l'invention à tout type d'assemblage entre un corps et un support, l'application de ce dispositif est particulièrement avantageuse dans le cadre de la correction du positionnement de l'électro-broche porte- outil par rapport au coulant d'une machine-outil d'usinage. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit, donnant à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, un mode de réalisation d'un dispositif de positionnement d'un corps par rapport à son support, conforme à l'invention. Cette description se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue schématique en coupe de côté d'un assemblage d'une électro-broche avec son coulant, adoptant le dispositif de positionnement. La figure 2a est une vue schématique avant de l'assemblage de la figure 1 avec le dispositif de positionnement en position neutre. La figure 2b est une vue schématique avant de l'assemblage de la figure 1 avec le dispositif de positionnement en position de correction. Telle qu'illustrée sur le dessin de la figure 1, une électro-broche porte-outil 100 est emmanchée dans un coulant 200, montage classique d'une machine-outil d'usinage comprenant un coulant mobile sur trois axes par exemple. Ladite électro-broche 100 comprend un épaulement de positionnement et de desserrage 110 venant classiquement en appui sur une surface d'appui et de positionnement 210 ménagée à cet effet sur le coulant 200. Tel qu'illustré, l'axe A de l'électro-broche 100 n'est pas coaxial à l'axe A' du coulant 200. Conformément à l'invention un dispositif de positionnement référencé D dans son ensemble s'intercale entre l'épaulement de positionnement et de serrage 110 de l'électro-broche 100. Ce dispositif D se compose de deux rondelles 310 et 320 identiques et coaxiales emmanchées sur la surface cylindrique dudit corps 120 de ladite électro- broche 100, une première rondelle 310 étant au moyen de sa surface extérieure 311 en appui sur l'épaulement 110 dudit corps cylindrique 120 de l'électro-broche 100, la surface extérieure 321 de la deuxième rondelle 320 étant en contact avec une surface d'appui 210 du coulant 200 de façon à ce que la rotation selon un premier angle de -6- l'ensemble formé par les deux rondelles 310 et 320 autour de leur axe de rotation associée à la rotation selon un deuxième angle des deux rondelles 310 et 320 indépendamment l'une de l'autre et en sens inverse, permette le positionnement de l'axe A du corps cylindrique 320 de l'électro-broche 100 par rapport à l'axe A' du coulant 200 qui l'accueille. En effet, les surfaces intérieures 312 et 322 des deux rondelles 310 et 320 forment un plan de déplacement incliné par rapport aux surfaces extérieures 311 et 322 de contact desdites rondelles 310 et 320. Le principe d'utilisation du dispositif de positionnement conforme à l'invention consiste à réaliser le montage de l'électro-broche 100 dans le coulant 200 d'une machine-outil mobile sur trois axes dont deux perpendiculaires à l'axe du coulant, en intercalant le dispositif D en position neutre entre leur surface de contact et de positionnement respective puis à mesurer le défaut de perpendicularité entre l'axe de rotation de l'outil et le plan de déplacement théoriquement perpendiculaire à l'axe du coulant. Cette mesure permet de déterminer après calcul l'angle de plus grand défaut dit angle A. Pour permettre le rattrapage de ce défaut de positionnement qui est constitué en fait par le défaut de positionnement non seulement de l'électro-broche par rapport au coulant mais aussi du coulant par rapport au plan de de déplacement perpendiculaire à son axe, le dispositif D est actionné en 2 fois tel qu'illustré sur les dessins des figures 2a et 2b. En effet, à partir d'une position neutre du dispositif D o les surfaces de contact extérieures des rondelles sont parallèles, un entraînement en rotation des deux rondelles à la fois dans le même sens respecte le parallélisme initial. Si la rotation est imprimée à une seule rondelle, le positionnement de l'électro-broche - 7 - change mais ne peut être paramétré. Une rotation indépendante selon le même angle des deux rondelles mais en sens inverse l'une par rapport à l'autre permet de situer la zone d'actionnement angulaire du dispositif D par rapport à l'électro-broche D précisément. Le défaut angulaire de positionnement étant situé dans l'espace et non dans un plan précis, il est nécessaire de pré-positionner angulairement l'ensemble du dispositif D en position neutre par rapport au support 200 selon un premier angle P de façon à placer puis à actionner les deux rondelles 310 et 320 selon le même angle a mais en sens inverse par rapport à leur axe de rotation. Afin de faciliter la manipulation du dispositif D, les deux rondelles 310 et 320 comportent chacune des moyens 313 et 323 permettant leur rotation par un manipulateur. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le coulant 200 comporte des moyens permettant le repérage angulaire de la rotation selon un premier angle des deux rondelles 310 et 320 à la fois. On comprend que le dispositif de positionnement 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. -8- REVENDICATIONS 1. Dispositif (D) de positionnement d'un corps (100) par rapport à son support (200) destiné à être fixé l'un à l'autre, ledit corps (100) comprenant une surface d'appui et de positionnement (110) venant en contact contre une surface d'appui et de positionnement (210) prévue à cet effet et ménagée sur le support (200), CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il est constitué par l'association de deux cales (310 et 320) de réglage en contact constant l'une avec l'autre s'intercalant entre lesdites deux surfaces d'appui et de positionnement (210 et 110), une première cale de réglage (310) étant en contact sur sa surface extérieure (311) avec la surface d'appui (110) du corps (100) et la deuxième cale (320) étant en contact sur sa surface extérieure (321) avec la surface d'appui et de positionnement (210) du support (200), les surfaces de contact intérieures (312 et 322) des deux cales (310 et 320) définissant un plan, incliné par rapport auxdites surfaces extérieures (311 et 321) desdites cales (310 et 320), constitué par les surfaces intérieures (312 et 322) en pente desdites cales (310 et 320), ces dernières adoptant une position dite neutre l'une par rapport à l'autre de facon à ce que les plans d'appui définis par les surfaces extérieures (311 et 321) desdites cales (310 et 320) soient parallèles de sorte que tout déplacement en rotation d'une cale par rapport à l'autre à partir de cette position neutre provoque le déplacement angulaire du corps (100) par rapport audit support (200). 2. Dispositif (D) selon la revendication 1, de positionnement de l'axe (A) d'un corps cylindrique (100) par rapport à l'axe (A') de son support (200) dans lequel il est emmanché, ledit corps cylindrique (100) comprenant un épaulement d'appui (110), ledit support (200)comprenant également une surface d'appui (210) CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les deux cales sont des rondelles (310 et 320) identiques et coaxiales emmanchées sur la surface cylindrique (120) dudit corps (100), une première rondelle (310) étant au moyen de sa surface extérieure (311) en appui sur l'épaulement (110) dudit corps cylindrique (100), la surface extérieure (321) de la deuxième rondelle (320) étant en contact avec une surface d'appui (210) ménagée sur le support (200) de façon à ce que la rotation selon un premier angle de l'ensemble formé par les deux rondelles (310 et 320) autour de leur axe de rotation associée à la rotation selon un deuxième angle des deux rondelles (310 et 320) indépendamment l'une de l'autre et en sens inverse, permette le positionnement de l'axe (A) du corps cylindrique (100) par rapport à l'axe (A') du support (200) qui l'accueille. 3. Dispositif (D) selon la revendication 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les deux rondelles (310 et 320) comporte des moyens de repérage d'une rondelle par rapport à l'autre de façon à repérer la position dite neutre. 4. Dispositif (D) selon la revendication 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les deux rondelles (310 et 320) comportent chacune des moyens (313 et 323) permettant leur rotation par un manipulateur. 5. Dispositif (D) selon la revendication 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le support comporte des moyens permettant le repérage angulaire de la rotation selon un premier angle des deux rondelles à la fois. 6. Dispositif (D) selon la revendication 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ledit corps cylindrique (100) est constitué par le corps d'une électrobroche et le support (200) est constitué par un coulant porte électro- broche.