Brevet FR2782283A1 — publié le 20000218

PROCEDE DE NETTOYAGE D'UN ELEMENT ET DISPOSITIF PERMETTANT DE LE METTRE EN OEUVRE La présente invention a trait au domaine du nettoyage et aux adaptations permettant d'assurer l'évacuation des matières projetées lors de l'usinage dans les meilleures conditions, notamment des matières susceptibles d'être présentes sur les zones de contact fonctionnelles d'un outil d'usinage. Classiquement, dans le domaine des machines-outils d'usinage, l'outil se compose d'une partie coupante assurant, lorsqu'il est mis en mouvement et en contact avec une pièce à mettre en forme, l'enlèvement de matière, et d'un module de positionnement et d'indexage assurant l'interface entre l'outil et les différents actionneurs et parties constitutives d'une machine-outil susceptibles d'être mis en contact avec l'outil comme par exemple, la broche ou l'électro-broche d'entraînement, les pinces ou différents moyens de préhension des dispositifs de stockage et de changement d'outils, etc.... Ce module de positionnement est, pour certaines normes, défini par un cône qui, constitué d'une surface conique et d'épaulements, comporte plusieurs surfaces ou zones de contact fonctionnelles. Ces zones de contact fonctionnelles sont particulièrement importantes en ce qu'elles définissent non seulement le positionnement linéaire et angulaire de l'outil par rapport aux dits actionneurs et donc par rapport à la pièce, mais proposent également des zones d'appui pour permettre le serrage et le maintien en position de l'outil lors de sa mise en mouvement. Il est donc nécessaire de garder lesdites zones de contact fonctionnelles dans un parfait état malgré le fait que les outils, soient, du fait même de leur fonction, parmi les éléments constitutifs d'une machine-outil les plus exposés, lors de l'opération d'usinage à la projection de matières tels les copeaux mais aussi le - 2 - fluide de coupe, l'huile hydraulique, la poussière. La présence de matières ou de copeaux adhérents ou accrochés aux dites zones de contact fonctionnelles provoque un mauvais positionnement ou serrage de l'outil ce qui peut avoir pour conséquences un mauvais usinage entraînant une mauvaise pièce et une mauvaise utilisation de l'outil diminuant sa durée de vie. Il existe dans l'art antérieur plusieurs dispositifs de soufflage des zones de contacts fonctionnelles de l'outil intégré aux éléments constitutifs de la machine- outil. Ainsi, par exemple, il existe des dispositifs de soufflage intégrés aux broches ou électro-broches qui, avant introduction du cône de positionnement de l'outil dans la partie de serrage et d'entraînement de la broche ou de l'électro-broche assure un soufflage sur le dit cône. Ces dispositifs présentent plusieurs inconvénients dont les suivants: - D'une part, le jet d'air est sensiblement parallèle à l'axe de l'outil, ce qui dans le cas de certaines normes de cônes porte- outil (notamment HSK), n'a pour conséquence que le déplacement des copeaux présents sur la surface conique vers la surface verticale constituée par l'épaulement présent sur ledit cône. Le jet d'air parallèle a donc, au niveau extérieur du cône, pour conséquence de piéger les copeaux sur ladite surface verticale alors que sa fonction première est de nettoyer ledit cône de tout copeaux. - D'autre part, le jet d'air n'est intégré qu'à la broche ou l'électrobroche, ce qui est très limitatif en ce que l'outil peut être soumis à une projection de copeaux par les parties polluées en mouvement de la zone d'usinage ou de la zone de stockage. Une projection de copeaux dans une zone de la machine-outil différente de celle d'usinage peut avoir pour conséquences un mauvais positionnement de l'outil dans son dispositif de stockage ou de préhension ou une mauvaise préhension dudit outil. -3- Un mauvais positionnement de l'outil dans son dispositif de stockage ou de préhension assurant son déplacement de son dispositif de stockage à son dispositif de préhension provoque un mauvais positionnement de l'outil par rapport à la broche ou à l'électro-broche et donc soit un mauvais serrage soit la non-solidarisation de l'outil avec son moyen d'entraînement le positionnement angulaire étant particulièrement important dans cette zone là, Un autre inconvénient réside dans le fait que le dispositif de soufflage est intégré au module d'entraînement de l'outil. Aussi, le soufflage doit être au moins réalisé avant l'introduction du cône dans la partie de serrage de la broche ou de l'électro-broche, ce qui allonge le temps de changement d'outil. Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches sur un nouveau concept de procédé de nettoyage des zones de contact fonctionnelles du module de positionnement de l'outil assurant un nettoyage optimisé en obviant aux inconvénients précités. Ces recherches ont abouti à la conception originale d'un procédé de nettoyage par déplacement de fluide d'un élément soumis au dépôt de matières résultant d'une opération d'usinage qui, selon la caractéristique principale de l'invention, est remarquable en ce qu'il consiste à introduire puis à retirer en mouvement relatif, l'élément à nettoyer de l'intérieur d'une enceinte de nettoyage qui génère autour dudit élément un tourbillon de fluide. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse en ce que la projection ou l'aspiration du fluide de nettoyage n'est pas axiale ou n'est pas soumis à une direction particulière. Aussi, dans le cas d'une application en nettoyage d'outils, ladite projection ou aspiration de fluide ne déplacera pas les copeaux d'une surface o il adhère à une autre surface faisant obstacle à son évacuation. Le tourbillon créé dans l'enceinte et - 4 - les perturbations créées par l'introduction de l'élément dans l'enceinte permettent un nettoyage optimal des zones de contact fonctionnelles. Un autre avantage à ce procédé est qu'il propose un module de nettoyage indépendant. Cette indépendance permet d'envisager l'opération de nettoyage en temps caché. En effet, contrairement aux dispositifs de nettoyage intégrés à la broche et à l'électro-broche, l'enceinte de nettoyage pourra être située à plusieurs endroits suivant le nombre d'actionneurs et l'encombrement disponibles. Ainsi, par exemple, dans le cas d'un procédé de changement d'outil intégrant un module de stockage et un module d'échange d'outil entre ledit module de stockage et la broche porte- outil, l'enceinte de nettoyage pourra être disposée entre le module d'échange et le module de stockage de façon à ce que l'outil devant être utilisé pour la phase d'usinage suivante soit nettoyé non seulement avant d'entrer dans la zone d'usinage mais aussi pendant les opérations d'usinage. Bien entendu, les zones de contact fonctionnelles de l'outil pourront être également nettoyées une fois l'outil utilisé. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ladite enceinte est munie de moyens de projection de fluide et de moyens de récupération desdites matières résultant d'une opération d'usinage. Aussi, un autre avantage du procédé de l'invention est que l'enceinte est avantageusement munie non seulement de moyens permettant d'assurer le nettoyage mais aussi de moyens assurant la récupération des matières déposées sur l'élément à nettoyer. Aussi, le fluide nettoie et canalise vers une zone de récupération lesdites matières. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, le procédé de l'invention consiste à générer ledit tourbillon de fluide par ledit moyen de projection à l'intérieur de l'enceinte avant introduction en mouvement - 5 -- relatif dudit élément. Ainsi, les matières à évacuer présentes sur l'élément à nettoyer sont, dès l'introduction de l'élément à l'intérieur de l'enceinte, détachées de la surface de l'élément et orientées vers ledit moyen de récupération. L'expression "en mouvement relatif" s'explique du fait que la demanderesse a, dans ses recherches, imaginé des procédés de nettoyage adoptant plusieurs lois de mouvement dont une dans laquelle l'élément à nettoyer se déplace vers l'enceinte et une autre o l'enceinte se déplace vers l'élément à nettoyer. Le choix entre les deux lois étant réalisé suivant l'application. L'invention concerne également un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé de nettoyage par projection de fluide d'un élément soumis au dépôt de matières résultant d'une opération d'usinage, du type de celui qui consiste à introduire puis retirer en mouvement relatif, l'élément à nettoyer de l'intérieur d'une enceinte de nettoyage qui, munie de moyens de projection et de récupération desdites matières, génère autour dudit élément un tourbillon de fluide, remarquable en ce que ladite enceinte est munie à sa périphérie d'au moins une buse de projection qui, constituant ledit moyen de projection, oriente le fluide mis en mouvement et débouche à l'intérieur de ladite enceinte. Selon une autre caractéristique, ladite enceinte est munie à sa périphérie d'au moins une buse de projection qui, constituant ledit moyen de projection, oriente le fluide mis en mouvement et débouche à l'intérieur de ladite enceinte. En outre, ladite enceinte s'ouvre sur au moins un orifice de récupération des matières prises dans ledit tourbillon de fluide. Ladite enceinte adopte avantageuse une forme intérieure tubulaire et comprend deux parties, à savoir: - une couronne de projection à l'entrée de ladite enceinte et comprenant les buses de projection, - 6 - - et un cylindre d'évacuation situé et fixé derrière ladite couronne de projection et comprenant l'orifice de récupération des matières. 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 nettoyage conforme à l'invention et appliqué au nettoyage des zones de contact fonctionnelles d'un outil. Cette description se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure la est une vue schématique de la face arrière de la couronne de projection avec le couvercle enlevé, La figure lb est une vue schématique en perspective de l'avant de ladite couronne de projection, La figure 2 est une vue schématique de la partie arrière, La figure 3 est une schématique d'ensemble illustrant le mouvement du dispositif de nettoyage conforme à l'invention. Tel qu'illustré sur le dessin de la figure 3, le dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé de nettoyage par projection de fluide d'un cône de positionnement soumis au dépôt de matières résultant d'une opération d'usinage est du type de celui qui consiste à introduire puis à retirer en mouvement relatif, le cône C d'un outil O à nettoyer de l'intérieur d'une enceinte de nettoyage E qui, munie de moyens de projection et de récupération desdites matières, génère autour dudit cône C un tourbillon de fluide. Telle qu'illustrée, l'enceinte de nettoyage E est solidaire d'un sousensemble de mise en mouvement 100 qui - 7 - permet son déplacement d'une zone d'attente vers une zone o un élément est à nettoyer. Ainsi, dans le mode de réalisation non limitatif illustré, c'est l'enceinte E qui se déplace vers le cône C de l'outil O à nettoyer. Toujours selon le mode de réalisation illustrée, le sous-ensemble de mise en mouvement 100 est constitué par un vérin associé à des glissières qui déplace l'enceinte d'une position de repos lorsque la tige du vérin est rentrée à une position de nettoyage pendant laquelle la sortie de tige du vérin amène l'enceinte E à envelopper progressivement selon la vitesse d'entrée et de sortie de tige du vérin, le cône C de l'outil O à nettoyer positionné coaxial avec l'axe de la tige du vérin du sous- ensemble de mise en mouvement 100. Selon l'invention, le procédé consiste à générer le tourbillon de fluide par ledit moyen de projection avant que le cône C de l'outil O ne pénètre dans l'enceinte de nettoyage E. Selon un choix étudié de la demanderesse, le fluide utilisé par les moyens de projection du dispositif de l'invention est de l'air sous pression. Le choix de l'air comme fluide est particulièrement judicieux en ce qu'il remplit tout à fait la fonction de fluide décrochant la matière déposée sur le cône de positionnement mais répond également aux nouveaux critères définis par l'usinage à sec à savoir: éviter la pollution par un liquide de coupe ou autre. Aussi, selon un mode de réalisation préférée, le vérin est du type pneumatique. Ladite enceinte E adopte avantageuse une forme intérieure tubulaire et comprend deux parties, à savoir: - une couronne de projection 200 à l'entrée de ladite enceinte E et comprenant les buses de projection 210 illustrée par les dessins des figures la et lb, - et un cylindre d'évacuation 300 situé et fixé derrière ladite couronne de projection 200 et comprenant l'orifice 310 de récupération des matières illustré par le 8 - dessin de la figure 2. Telle qu'illustrée sur le dessin des figures la et lb ladite couronne de soufflage 200 est constituée: - d'une première partie qui adopte intérieurement dans son épaisseur, une gorge concentrique 220 à l'axe de ladite couronne 200 qui, communiquant avec l'extérieur au moyen d'au moins un orifice ayant pour fonction l'alimentation en air sous pression, donne accès à au moins une rainure 210 faisant fonction de buse ménagée également dans l'épaisseur de ladite première partie. Selon le mode de réalisation illustrée, la couronne de projection 200 comporte huit buses de projection constituées par les dites rainures. Ces rainures 210 auxquelles donne accès la gorge 220 vont jusqu'au cylindre intérieur de ladite couronne 200 de façon à faire passer l'air présent dans la gorge 220 vers l'intérieur de l'enceinte E. Selon un mode préféré mais non limitatif de réalisation, les buses 210 sont avantageusement disposées à intervalle angulaire régulier. De plus, les rainures constituant les buses 210 adoptent une ouverture plus large au niveau de la gorge 220 que l'ouverture située au niveau du cylindre intérieur. Ce rétrécissement permet une meilleure orientation du jet d'air ainsi que l'assurance de sa puissance en sortie de buse 210. Bien entendu, l'orientation et le profil des buses 210 pourront faire l'objet d'améliorations ou d'adaptations suivant le fluide employé et l'élément à nettoyer. La couronne de projection 200 comporte en outre une deuxième partie non illustrée qui, formant couvercle, vient recouvrir la première partie de façon à fermer la gorge 220 et les rainures faisant fonction de buses 210, de sorte qu'elles puissent canaliser l'air sous pression et l'orienter vers l'intérieur de la couronne 200. La structure interne de la couronne de projection 200 est particulièrement judicieuse en ce qu'elle permet, à partir d'un seul point d'alimentation en fluide, de - 9 - procéder à la distribution en spirale de huit jets de fluide. Cette solution est particulièrement avantageuse en comparaison d'un dispositif dont chaque buse comporterait un point d'alimentation en fluide multipliant par le nombre de buses le nombre de flexibles d'alimentation. Ainsi, au moyen d'un seul point d'alimentation ménagé dans le couvercle non illustré de la couronne de projection 200, le tourbillon d'air est assuré à l'intérieur de l'enceinte E. Les flèches F illustrent le cheminement de l'air. Comme illustrés, l'ouverture de projection et l'axe des buses 210 sont orientés de façon à ce que le fluide projeté ait une trajectoire circulaire spiralée à l'intérieur de l'enceinte. Selon un mode préféré mais non limitatif de réalisation, le plan de projection défini par les buses est perpendiculaire à l'axe du tube et de la couronne de projection 200. Ainsi, selon le dispositif de nettoyage illustré, le cône C traverse le plan vertical de projection jusqu'à ce que sa dernière zone de contact fonctionnelle soit sous le plan de projection puis le cône est retiré. Au fur et à mesure de l'entrée du cône C dans l'enceinte E, les matières déposées sur le cône C sont projetées par l'air tourbillonnant à l'intérieur du tube du cylindre de récupération 300 de l'enceinte E et évacuées par l'orifice de récupération 310. Comme illustrée sur le dessin de la figure 2, l'ouverture de récupération 310 s'ouvre et est orientée sur ladite trajectoire. Cette ouverture de récupération de copeaux 310 est liée à un conduit flexible 311 (figure 3) suivant les évolutions de l'enceinte E. Telle qu'illustrée, la partie avant de la couronne de projection 300 adopte un profil tronconique s'ouvrant sur l'extérieur et se refermant jusqu'au diamètre du tube formé par l'enceinte de nettoyage E. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse en ce qu'elle facilite le déplacement d'air de l'extérieur vers l'intérieur de - 10 - l'enceinte créé par le tourbillonnement de l'air et son évacuation. Cette caractéristique associée au fait que la génération du tourbillon d'air est assurée avant l'entrée du cône C dans l'enceinte garantit un nettoyage optimal en5 créant un courant aspirant avant introduction du cône C. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ladite enceinte de nettoyage E comporte en vis-à-vis de l'ouverture centrale de la couronne de projection 200 un fond 320 qui ferme la10 deuxième extrémité du tube du cylindre de récupération 300. Selon un mode de réalisation préférée, ledit fond 320 est muni d'un noyau (non illustré) laissant passer le fluide sur sa périphérie mais non sur la partie centrale de l'enceinte E. Cette caractéristique est particulièrement15 avantageuse en ce qu'elle permet de limiter les turbulences et perturbations de fluide projeté dans l'enceinte, ce qui a pour conséquence de limiter le bruit réalisé par le dispositif de nettoyage. Le fond 320 ou son noyau pourront avantageusement être équipés d'un dispositif axial de soufflage permettant le nettoyage optimisé de la partie évidée du cône C de l'outil O. On comprend que le dispositif de nettoyage 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.30 Ainsi, par exemple, le mouvement de l'enceinte n'est pas limitatif et il est possible d'imaginer une course du dispositif de nettoyage différente de la translation décrite dans ce mode de réalisation. En outre, le déplacement d'air pourra être inversé, l'enceinte E devenant une enceinte d'aspiration aux lieu et place d'une enceinte de soufflage ou de projection. - 11 - REVENDICATIONS 1. Procédé de nettoyage par déplacement de fluide, d'un élément (C) soumis au dépôt de matières résultant d'une opération d'usinage, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à introduire puis à retirer en mouvement relatif, l'élément (C) à nettoyer de l'intérieur d'une enceinte (E) de nettoyage qui génère autour dudit élément un tourbillon de fluide. 2. Procédé selon la revendication 1, CARACTERISE EN CE QUE ladite enceinte (E) est munie de moyens de projection de fluide et de moyens de récupération desdites matières résultant d'une opération d'usinage. 3. Procédé selon les revendications 1, 2 et 3, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à générer ledit tourbillon de fluide par lesdits moyens de projection à l'intérieur de ladite enceinte avant introduction en mouvement relatif dudit élément. 4. Dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé de nettoyage par déplacement de fluide d'un élément (C) soumis au dépôt de matières résultant d'une opération d'usinage, du type de celui qui consiste à introduire puis retirer en mouvement relatif, l'élément à nettoyer (C) de l'intérieur d'une enceinte de nettoyage (E) qui, munie de moyens de projection et de récupération desdites matières, génère autour dudit élément (C) un tourbillon de fluide, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ladite enceinte (E) est munie à sa périphérie d'au moins une buse de projection (210) qui, constituant ledit moyen de projection, oriente le fluide mis en mouvement et débouche à l'intérieur de ladite enceinte (E). 5. Dispositif selon la revendication 4, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ladite enceinte (E) s'ouvre sur au moins un orifice de récupération (310) des matières prises dans ledit tourbillon de fluide. 6. Dispositif selon la revendication 4, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ladite enceinte (E) adopte une forme - 12 - intérieure tubulaire et comprend deux parties, à savoir: - une couronne de projection (200) à l'entrée de ladite enceinte (E) et comprenant les buses de projection (210), - et un cylindre d'évacuation (300) situé et fixé derrière ladite couronne de projection (200) et comprenant l'orifice de récupération (310) des matières. 7. Dispositif selon les revendications 5 et 6, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE l'ouverture de projection et l'axe des buses (210) sont orientés de façon à ce que le fluide projeté ait une trajectoire circulaire spiralée à l'intérieur de l'enceinte (E), et l'ouverture de récupération (310) s'ouvre et est orientée sur ladite trajectoire. 8. Dispositif selon la revendication 6 dans lequel le fluide est constitué par de l'air, CARACTERISE EN CE QUE ladite couronne de soufflage (200) est constituée: - d'une première partie qui adopte intérieurement dans son épaisseur, une gorge (220) concentrique à l'axe de ladite couronne (200) qui, communiquant avec l'extérieur au moyen d'au moins un orifice ayant pour fonction l'alimentation en air sous pression, donne accès à au moins une rainure (210) ménagée également dans l'épaisseur de ladite première partie ladite rainure (210) allant jusqu'au cylindre intérieur de ladite couronne (200) de façon à faire passer l'air présent dans la gorge (220) vers l'intérieur de l'enceinte (E), et - et d'une deuxième partie qui, formant couvercle, vient recouvrir, la première partie de façon à fermer la gorge (220) et les rainures (210) faisant fonction de buses de sorte qu'elles puissent canaliser l'air sous pression et l'orienter vers l'intérieur de la couronne (200). 9. Dispositif selon la revendication 6, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la partie avant de la couronne de projection (200) adopte un profil tronconique s'ouvrant sur l'extérieur et se refermant jusqu'au diamètre du tube - 13 - formé par l'enceinte de nettoyage (E). 10. Dispositif selon la revendication 8, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le plan de projection défini par les buses (310) est perpendiculaire à l'axe du tube et de la couronne de projection (200). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ladite enceinte de nettoyage (E) comporte en vis-à-vis de l'ouverture centrale de la couronne de projection un fond (320) qui, ferme la deuxième extrémité du tube formé par l'enceinte (E). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE l'enceinte de nettoyage (E) est solidaire d'un sous- ensemble (100) de mise en mouvement qui permet son déplacement d'une zone d'attente vers une zone o un élément (C) est à nettoyer. 13. Dispositif selon la revendication 11, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ledit fond (320) est muni d'un noyau laissant passer le fluide sur sa périphérie mais non sur la partie centrale de l'enceinte (E).