Brevet FR2780671A1 — publié le 20000107

DISPOSITIF D'USINAGE, NOTAMMENT DE DECOUPE ET DE PERCAGE, AU MOYEN DUN FAISCEAU LASER L'invention eot relative à un dispositif d'sinage, notamment dc découpe et dc perçage au moyen d'un faisceau laser. On connaît des machines de découpe à plat par rayon laser dun premier type, dans lequel la tête de découpe reste immobile et la pièce à découper est déplacée suivant deux directions rectangulaires selon un traie prédéterminé correspdant au périmètre de la pièce à découper. Dam ce premier type de dispositif la pièce et to maintenue solidaire d'un moyen de déplacement en étant saisie dans des pinces ou organes similaires. On connaît un deuxième type de machine de découpe laser, dam lequel la pièce découpée est mobile selon une direction et la tête de découpe luar est mobile suivant une direction tramversale à la direction dc déplacement de la pièce découpée. Dans ce deuxième type, la pièce à découper et égalemint solidaire d'un moyen de déplacement en étant saisie par des pinces ou organes analogues. Les deux premiers types dc machines dc découpe lase précités présentent lea inconvénients d'une complexité de rautomatisation des opérations dc chargement, dc pincement, dc relchement et de déchargement des pièces, et conduisent à une limitation de la productité de découpe. Pour remédier à cdt inconvénient, est apparu un troisième type de machine de découpe laser, dans lequel la pièce à usiner ou à découper est immobilc, tandis que la tête de découpe ou usinage laser est mobile suivant les directions deu deux coordonnées rectangulaircs. Un dispositif de ce troisième type est décrit dans le document FR 2.717. 412: ce dispositif connu permet de travailler alternativement sur dkux tables sur Iesquelles les pièc à découper sont posées: une table portant la pièce à découper sous la tête mobile de découpe laser, rautre table en chargement de pièces à découper ou en déchargement de pièces découpées, Cette disposition permet d'effectuer le chargment ou le déchargement cm temps masqué, c'est-à-dir pendant l'usinage ou la découpe des pièces posées sur rautre table. 2 2780671 Cependant, dam le dispositif du document FR 2717.412, la zone de chargement et de déchargement des pièces cst situe toujours dun même côté par rapport à la zone dusinage ou de découpe. Cette disposition de zone présente l'inconvénient de ne pas permettre le montage de la machine dusinage ou de découpe laser du troisième type dans une ligne de fabrication comportant des postes successifs. Les trois types de machines précités présentent également un encombrement au sol important, supérieur au double de la capacité dimenuionnelle d'usinage ou de découpe, et nécessitent également la constitution de stocks de pièces en attente d'être découpés et do stocks intennédiaires de pièces découpée Dans les applications ne nécessitant qu'un temps de découpe limité, de rordre de quelques dizaines de secondes, les performances de l'installation de découpe ou d'usinage laser sont ainsi obérées par lo temps nécessaire au chargement et au déchargement des pièces. L'invention a pour but de perfectionner les dispositifs du troisième type, à tête d'usinage ou de découpc laser mobile suivant au moins deux directions rectangulaires et à pièce immobile sur un suppont de manière à réduirc l'encombremnt au sol nécessité par hla machine d'usinagce ou de déc e laser, à pamettre son intégration dans une ligne de fabrication, et à diminuer le temps total de mise en oeuvre nécessaire pour la découpe ou l'usinage laser d'une pièce. L'invention a pour objet un dispositif d'musinage, notamment de découpe et de perçage, au moyen d'un faisceau laser, comportant: d'm part des moyens de déplacement d'une source laser embarquée avec sa tête dsinage laser; et d'autre part, une table ou moyen de support de pièce à usiner, caractéisé en ce que ladite table ou moyen de support est équipée de moyens de tranert escamotables pour permettre une alimentation en ligne de pièce à usiner et une évacuation en ligne de pièce usinée. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - lesdits moyens de ltransfert escamotables sont déplaçables entre uine position basse correspondant à un usinage de pièce et une position haute coespondant à un transfert de pièce; 3 2780671 - lesdits moyens de transfert escamotables conportent des rouleaux de transfert; - les rouleaux de transfert sont montés sur un cadre ou châssis escamotable; - ledit cadre escamotable est déplaçable en hauteur entre une position basse correspodant à un usinage de pièce et une position haute correspondant à un transfert de pièce; - le déplacement du cadre est effectué par un actionneur; - les moyens de transfert escamotables sont protégés au moins partiellement contre la matière en fusion par des éléments protecteurs; - les éléments protecteurcs sont conformés en demi-carters cnveloppant des organes de soulèvement de pièce usinée ou à usiner; - chaque élément protectcur est déplaçablc entre une position ouverte correspondant au transfert et une position fermée correspondant à l'usinage; - le déplacement des éléments protecteurs est commandé par le déplacement des moyens de transfert escamotables, ou par un autre moyen assurant simultanément le déplacement des moyens de transfert escamotables. L'invcntion sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnrmée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente schématiquement une vue en élévation latérale d'un dispositif selon l'invention en position de transfert. La figure 2 représente schématiquement une vue partielle en élévation agrandie d'un mécanisme de dispositif selon l'invention, en position de transfert La figure 3 représente schématiquement une vue partioelle agrandie en élévation d'un autre mécanisme de dispositif selon l'invmention en position d'usinage ou de découpe au moyen dun faisceau laser. La figure 4 représente schématiquement le mécanisme de dispositif de la figure 3 en position de transfert En référence aux figures 1 à 4, les éléments identiques ou fonctionnellement équivalents sont repérés par des chiffres de référence identiques. 4 2780671 Sur la figure 1, un dispositif selon l'invention est monté entre une table de chargement 1 recevant une pièce à usiner P0 et ume table de déchargement 2 pouvant recevor une pièce Pl usinée ou découpée. La table 1 est par exemple constituée sous formnne d'unm châssis solidarisé au sol portant des rouleaux de manutention. La table 2 de déchargement peut également re constituée sous forme d'un châssis solidarisé au sol p tan des rouleaux de manutention. Le dispositif selon l'invention est ainsi monté on ligne entre les tables 1 et 2, de sorte que le dispositif peut être considéré comme un élément d'une ligne de fabrication. Le dispositif selon l'invention comporte un ensemble dsinage ou de découpe au moyen d'un faisceau laser, ainsi qu'une table ou moyen de support des pièces à usiner pendant rusinage ou la découpe. L'enscmble de découpe ou d'usinagf laser comporte une source laser 3 embarquée sur un chariot mobile selon deux directions rectangulaires portant à son extrémité la tête 4 d'usinage ou de découpe laser et montée sur unme poutre 5 déplaçable dans le sens de la flèche 6. De manière avantageuse, la poutre mobile 5 porte un moyen 7 d'évacuation, par exemple: par poussée, d'une pice Pl déjà usinée ou découpée, de manière à transférer cette pièce Pl par poussée jusqu'à la table 2 de déchargement de pièces usinées ou découp. A cet effet, la pice Pi repose suram des rouleaux 8 montés fous et solidaires d'mun châssis 9 apte à se déplacer de manière oescaotable entre une position haute coondt à un hansfrt de pièces usinées et une position basse correspondant à un usinage ou une découpe de pièces reposant sur des pointes 11. Grâce au moyen de transfert escamotable comportant les rouleaux 8 montés sur le châssis 9 déplaçable dans le sens de la flèche 10, ralimentation en ligne d'une pièce Po à usiner ou découper et l'évacuation en ligne d'une pièce Pl usinée ou découpée s'effectue de manière régulire, sans nécessiter la création de stocks importants de pièces en attente d'uinage. Le poussoir rétactable 7 est actionné par exemple par un vérin 12 pneumatique ou hydraulique agissant sur un mécanisme intermédiaire assurant l'abaissement du poussoir 7 en position de poussée d'unme pièce Pl ou son effacement en cours d'usinage. Pendant que la poutre mobile 5 se déplace en entraînant le poussoir 7 de manière à évacuer la pièce Pl, mun moyen de traction 13 comportant par exemple une wventouso 14 de préhension dune pièce Po se déplace avec la poutre mobile 5 dont le moyen 13 est solidaire, en étant montM par exemple à pivotement sur un axe 15 sous Faction d'un vérin d'actionnement 16. Le vrin 16 d'actionnement permet d'appliquer la ventouse 14 smr la pièce P0 et permet d'escamoter le bras 13 dans une position relevée pendant l'usinage d'une pièce supportée par les pointes 11. Bien entendu, r'invention couvre également toute autre variante de moyens de saisie d'une pièce P0 à usiner, présentant une conformation différente ou un moyen de préhension différent: la ou ls ventouss 14 pourront par exemple être remplacées par des pinces, des griffes ou d'autres moyens équivalents sans sortir du cadre de la présente invention. Des guidages complémentaires assurant le positionnement des pièces Po et Pl ou des mouvements adaptés de la poutre mobile 5 assurent les corrections éventuellement nécessaires de position des pièces P0 et Pl avant et aps usinage. Comme on le voit, l'invention penot de charger en pièces à usiner et de décharger les pièces usinées simultanément grâce au déplacement de la poutre 5. A cet effet, la poutre 5 se déplacc vers la table 2 dans le scns de la flche 6 dune longueur légèrement supérieure à la longueur de la zone d'usinage ou de découpe. A la fin de ce déplacement, la tête dusinage se trouv dans la position dessinée en traits pointillés et est apte à effectuer la découpe ou lusinage en mrvenant en arrière vers la table de chargement 1. Du fait que le déplacement de la tête 4 d'usinage ou de découpe, le chargement et le déchargement de pièes s'effectuent au cours du même mouvement vers la table de déchargement 2 de rinstallation, aucune perte de productivité due à un mouvement nécessaire de retour en position de départ de cycle d'sinage ou de découpe n'est constatée. La productivité de rinstallation est grandement augmentée par rapport à rart antérieur. Bien que la figure 1 reqésente des pièces planes, telles que des plaques ou des tôles, il est clair que rinvention s'applique également à des lignes de fabrication dans lesquelles le matériau à travailler est alimenté sous forme de bobine: dans ce 6 2780671 casa, des éléments tireurs non pntés sont implants sur la poutre mobile pour provoquer le déroulement et l'avance de la bobine en fonction de la course de déplacemnt de la poutre mobile. Une pince fixe sur la table 1 ou le moyen de chargement de la bobine empche le déroulement de celle-ci et maintient la bande déroulée en position pendant ropératio de découpe ou d'usinage, selon une technique connue en soiL La tête 4 d'usinage ou de découpe par laser peut dans ce cas éventucllement réaliser une découpe transversale de la bande déroulée comnme le ferait une cisaille de type connu, de manière à évacuer vers ravl, c'est-à-dire vers mune table de déchargement, une bande découpée de longueur prédéteminée. Sur la figUWre 2, les rouleaux 8 sont montés fous sur le châssis 9 en étant montés à rotation sur des axes 18. Le châssis 9 est représenté en position haute, dans laquelle la pièce Pl est supportée par les rouleaux 8 et soulevée au-dessusm des pointes ou lames porte-pièces 1 I afin de permettre le transfert de la pièce Pl pour une alimentation ou une évacuation de pièce. Les rouleaux g sont montés sur le cadre 9 comportant des chapes 19 supportant les axes 18 de rotation. Un mécanisme ou une tringlerie d'escamotage est prévu pour tre actionné par un verin 22 dont une extrémité 23 est solidaire d'un châssis fixe par rapport au sol et non représenté. Dans son mouvement, le vérin d'actionnemnt 22 provoque le pivotement des leviers 21 montés sur des axes 24 solidaires du châssis fixe par rapport au sol et non représenté précité: le mouvement d'cmsenmble des lkerirs 21 est obtenu grâce à une liaison mécanique de tous le leviers 21 au moyen d'une tige 25, d'ne tringle ou d'un moyen de hasim mécanique équivalent A partir de la position haute représentée à la figure 2, rscamotagc des rouleaux 8 et du cadre ou châssis 9 est ainsi commandé par le vérin d'actionnement 22 dans le sens de la flèche 10, pour aboutir à une position basse d'minage représentée à la figure 3. Sur la figure 3, hla pièce P en cours d'usinage au moyen de la tête d'usinage ou de découpe laser 4 repose sur les pointes ou lames 11, tandis que les rouleaux 8 sont escamotés en position basse du fait de la descente du cadre ou châssis 9. Le faisceau laser sortant de la tête 4 provoque la réalisation d'une fente dans la pièce P par fusion de la matière. Cette matière éjectée du côté oppoé à la tte de découpe laser 4 est projetéesous l'effet du gaz d'assistance de découpe laser et provoque un panache de 7 2780671 matière en fusion M, susceptible dendommager les rouleaux 8. De préference, chaque rouleau 8 est protégé contre ces projections de matière en fusion par des moyens de protection 26, 27 articulés entr eux sur un axe 28, de manièrm à masquer totalement le rouleau 8 en cours dusinage. Avantageusement, chaque moyen 26 ou s 27 est constitué sous forme d'un demi-carter dont le déplacement est commandé par un chemin de came 30, 31 commandé par une came 30a ou 31a solidaire du cadre ou châssis 9 portant les rouleaux 8. Les demi-carters 26 et 27 sont de préférence conformnnés à leur extrémité supérieure de manière à assurer un recouvrement empchant toute projection 0 Jusqu'au rouleau 8. Ainsi, ors de ractionnement du véin 22 pour soulever la pièce usinée Pl vers le haut, l'ouverture des moyens de protection 26, 27 de rouleau s'effectue automatiquement du fait que le déplaceent du cadre ou châssis 9 provoque immédiatement le déplacement des cames 30a, 31a dans les chemins de came 30, 31 agencés pour provoqur cette ouvertcre. Sur la figure 4, les roulekaux S supportent en position haue la pièce usinée P1, et sont dégagés des protecteus 26, 27 articulés sur un axe 28 solidare du bâti fixe par rapport au sol et non représenté. L'ouverture et la frmeture périodiques des protecteurs 26, 27 penrmet également d'assurer le nettoyage périodique de ces demi- carters de protection L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, et couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre et l'resprit de rinvention: l'essentiel est que le dispositif solon rinvenfion comporte une table ou moyen de support de pièce pour l'usinage équipée de moyens de tranfert escamotables pour soulever les pièces en circulation et pentme le transfert sans froittment notable entre ramont de rinstallation (table de chargement 1) et l'aval de rinstallation (table de déchargement 2) après découpe ou usinage. Cet agencement permet ainsi d'utiliser le dispositif dans une ligne de fabrication, sans aucune perte de temps du fait que la variante avantageuse selon laquelle la poutre mobile est équipée d'accessoires tireurs et pousseurs permet de réaliser ropération de transfert des pièces par le même mouvement que le retour de la tête de découpe ou d'usminage pour commencer une nouveau cycle de découpe ou d'usinage. Dans le cas o la durée de 8 2780671 découpe est relativement faible par rapport au temps de chargement et dc déchargement, aucune perte de temps n'est occasionnée puisque les pièes circulent dans rinstallation à une vitesse limitée primncipalement par le déplacement de la poutre mobile équipée de moyens d'entraînement de ces pièces. s Du fait que toutes les opérations s'effectuent en temps masqué, la productivité est en outre grandement augmentée par rapport à l'art antérieur; également, l'intégration du dispositif selon l'invention dans une ligne de fabrication penrmet une automatisation du transfert des pièces supprimant les temps de chargement et déchargement de rart antérieur. Lcs rouleaux X de transfert peuvent être des rouleaux simples ou omnidirectionnels, ou alternativement peuvent être remplacés par des billes de tranfert ou d'autres moyens: tapis roulants, convoyeurs, coussins d'air ou autres. 9 2780671 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'usinage, notamment de découpe et de perçage, au moyen d'un faisceau laser, co oant: dunem part des moyens de déplacement d'une source laser (3) embanrquée avec sa tête (4) d'usinage laser; et d'autre part, une table ou moyen (11) de support de pièce à usiner, caractérisé en ce que ladite table ou moyen (11) de support est équipée de moyens (8, 9) de transfert escamotables (10) pour permettre une alimentation en ligne de pièce à usiner (P0) et une évacuation en ligne de pièce usinée (Pl). o10 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que leosdits moyens (8, 9) de transfrt escamotables (10) sont d!plaçables entre une position basse correspondant à un usinage de pice et une position haute correspondant à un transfert de pièce. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractrisé en ce que lesdits moyens de transfert (8, 9) escamotables (10) comportent des rouleaux (8) de trasertL 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les rouleaux (8) de tmfert sont montés sur un cadre ou châssis (9) escamotable. 5. Dispositif selon la rendication 4, caractérisé en ce que ledit cadre (9) escamotable est déplaçable en hauteur entre une position basse correspondant à un usinage de pi&ce et une position haute correspondant à un transfert de pice. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le déplacement du cadre (9) est effectué par un actionneur (23). 7. Dispositif selon lune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de transfert (8, 9) escamotables (10) sont protégés au moins partiellement contre la matière en fusion par des éléments protecteurs (26, 27). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments protecteurs (26, 27) sont conformes en demi-carters enveloppant des organes (8) de soulèvement de pièce usinée (P) ou à usiner (Po). 0lo 2780671 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que chaque élément protecteur (26, 27) est déplaçable entre uime position ouverte correspondant au transfert et une position fenée correspondant à lusinage. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le déplacement des éléments protecteurs (26, 27) est cnmmandé par le déplacement des moyens de Ftransfert (8, 9) escamotables (10), ou par un autre moyen assurant simultanément le déplacement des moyens de tranrt escamotables.