Brevet FR2795983A3 — publié le 20010112

FR 2795983 A3 20010112 FR 0007637 A 20000615 MACHINE-OUTIL La présente invention concerne le domaine des machines-outils munies d'au moins une broche porte-pièce ou porte-outil, et plus particulièrement la disposition des moyens de coulissement permettant un déplacement de la broche selon au moins un axe de la machine-outil. Les machines-outils de construction classique comprennent généralement un bâti formant socle de la machine, sur lequel une ou plusieurs coulisses sont disposées horizontalement de manière à supporter au moins un chariot, muni de coulisseaux, et apte à se déplacer au- dessus desdites coulisses. Le chariot peut supporter directement une broche porte-pièce ou porte-outil ou alors supporter ladite broche par l'intermédiaire d'un deuxième jeu de coulisses/coulisseaux afin de donner un axe de déplacement supplémentaire à la broche. Un inconvénient majeur des machines-outils construites ainsi est que l'usinage de la pièce a lieu dans un espace d'usinage qui surplombe au moins une portion d'au moins une coulisse, faisant que des copeaux d'usinage tombent sur cette portion de coulisse. Afin de conserver les coulisses propres pour permettre un déplacement régulier et précis de la broche, des moyens particuliers doivent être prévus pour nettoyer les coulisses, par exemple par raclage, balayage ou jet d'air ou d'huile. Ces moyens sont onéreux et peu pratiques. Selon une autre possibilité, on peut prévoir des moyens de couverture, souples ou rétractables, disposés par-dessus les coulisses afin d'empêcher que les copeaux ne les atteignent. Comme précédemment, ces moyens sont onéreux, peu pratiques et limitent la vitesse de déplacement ainsi que l'accélération possible de la broche. Une autre manière de remédier à ce défaut consiste à disposer les coulisses sur un plan incliné ou vertical afin d'éliminer plus facilement les copeaux par gravité. L'inconvénient de cette disposition est que la gravité agissant sur le chariot ou 1a broche doit être compensée, ce qui nécessite au moins un moteur plus puissant pour actionner l'axe soumis à la gravité. D'autre part cette disposition ne permet pas l'emploi de moteurs linéaires pour l'axe soumis à la gravité, vu qu'en cas de manque de courant, la broche tomberait sur la pièce à usiner ou sur l'outil, à moins que des moyens particuliers n'aient été prévus afin d'éviter cet inconvénient supplémentaire. Un premier but de l'invention est donc de proposer une machine-outil améliorée, ne comportant pas les inconvénients mentionnés des machines-outils connues. Un deuxième but de l'invention est de proposer une machine-outil conçue de telle manière que les problèmes dus à la présence de copeaux d'usinage sur les coulisses sont évités. Un autre but de l'invention est de proposer que la broche montée sur la machine-outil soit apte à être déplacée à haute vitesse et avec de fortes accélérations. Un autre but de l'invention est de proposer que les moyens d'actionnement en déplacement de la broche montée sur la machine-outil ne nécessitent pas de tenir compte de la gravité et qu'en particulier des moteurs linéaires puissent facilement être utilisés à cet effet. Un autre but de l'invention est de proposer que l'amélioration proposée puisse être intégrée à n'importe quel type de machine-outil. Selon l'invention, ces buts sont obtenus par une machine-outil comprenant notamment - un bâti muni d'au moins une table de fixation d'au moins un outil ou d'au moins une pièce à usiner, - au moins une broche porte-pièce ou porte-outil, apte à être déplacée, par des moyens d'actionnement, selon au moins un axe (X, Y) relativement au bâti de la machine, par des moyens de coulissement, caractérisée en ce que lesdits moyens de coulissement sont disposés dans au moins un plan disposé au-dessus de la broche. Lesdits moyens de coulissement peuvent être fixés d'une part à une portion de bâti de la machine-outil, la broche étant suspendue d'autre part auxdits moyens de coulissement. La portion de bâti à laquelle les moyens de coulissement sont fixés peut être constituée d'une poutre en appui sur au moins une colonne. Les moyens de coulissement peuvent être tous disposés dans au moins un plan horizontal. Les moyens d'actionnement en déplacement de la broche peuvent être déterminés pour actionner ladite broche uniquement dans un plan horizontal ; en particulier, les moyens d'actionnement en déplacement de la broche selon au moins un axe (X, Y) peuvent être constitués d'un moteur linéaire. Un espace d'usinage peut être aménagé sous la broche, les copeaux d'usinage produits dans cet espace d'usinage tombant par gravité sur une portion de la machine destinée uniquement à la récupération desdits copeaux. La présente invention a également pour objet une portion de machine-outil comprenant une portion de bâti à laquelle des moyens de coulissement d'une broche porte- outil ou porte-pièce sont fixés, caractérisée en ce que ladite portion de machine-outil est apte à être montée sur une machine-outil du type ayant la broche en suspension sous les moyens de coulissement, ou sur une machine-outil du type ayant la broche en appui par-dessus les moyens de coulissement. La présente invention a encore pour objet un centre d'usinage comportant au moins une machine-outil telle que définie ci-dessus. Une forme d'exécution particulière de l'invention est décrite plus en détail ci-dessous, cette description étant à considérer en regard du dessin annexé comportant les figures où - la Figure 1 est une vue de face d'une machine-outil selon l'invention, et - la Figure 2 est une vue en élévation en coupe selon la ligne II-II de la Figure 1. La machine-outil 1, représentée schématiquement ici par un tour à axe horizontal, comprend un bâti 10 faisant socle, muni de deux colonnes 11 et 12 disposées sur deux côtés opposés de la machine. Une poutre horizontale 13 vient prendre appui, par ses deux extrémités, sur les portions supérieures des colonnes 11 et 12. La poutre horizontale 13, les deux colonnes 11 et 12 ainsi que la portion supérieure 100 du bâti 10 forment un cadre entourant un espace d'usinage 2. La Figure 2 montre que la portion supérieure 100 du bâti 10 est décalée vers la face avant de la machine, relativement aux colonnes 11 et 12 ainsi qu'à la poutre horizontale 13. De manière conventionnelle, une table de fixation 101 est disposée sur la portion supérieure 100 du bâti 10, afin de recevoir un ou plusieurs outils d'usinage 3. On voit sur les figures une broche porte-pièce 4, apte à mettre en rotation une pièce à usiner 40, en regard du ou des outils d'usinage 3. La broche porte-pièce 4 est de construction tout à fait standard, si ce n'est qu'elle est suspendue à un chariot 400, par l'intermédiaire d'un premier jeu de coulisses /coulis seaux 401, ledit chariot 400 étant lui-même suspendu à la poutre horizontale 13 par un deuxième jeu de coulisses/coulisseaux 402. Dans l'exemple de machine représenté ici, la broche porte-pièce est apte à se déplacer selon l'axe y (voir Figure 1) par l'intermédiaire du deuxième jeu de coulisses /coulisseaux 402 et selon l'axe X (voir Figure 2) par l'intermédiaire du premier jeu de coulisses/coulisseaux 401. Les moyens d'entraînement selon ces deux axes étant de type connu, ils ne sont pas représentés sur les figures. On comprend donc que, vu que la broche porte-pièce 4 est suspendue par ses coulisses et coulisseaux à la poutre horizontale 13, aucun copeau produit dans l'espace d'usinage 2 ne peut tomber sur une coulisse et gêner le déplacement de la broche. Au contraire, les copeaux tombent par gravité sur une portion inactive de la machine, par exemple une tôle inclinée 103 du bâti 10, par laquelle ils sont éliminés hors de la machine, toujours par gravité. Vu que les copeaux d'usinage n'atteignent jamais une portion quelconque d'une coulisse, il n'est pas nécessaire d'y installer des moyens de protection souples où rétractables, susceptibles d'empêcher un déplacement à haute vitesse ou une forte accélération de la broche. Les opérations de nettoyage et de maintenance de la machine sont simplifiées vu que les copeaux n'atteignent jamais une portion active de la machine, mais peuvent facilement être récupérés par gravité dans un moyen d'élimination quelconque. Les jeux de coulisses /coulis seaux 401 et 402 sont conçus de telle manière qu'ils puissent supporter la broche 4 ainsi que le chariot 400 en suspension. Selon une forme d'exécution préférentielle, on utilise des coulisses /coulisseaux à chaînes de billes ou de rouleaux, aptes à fonctionner avec une charge pouvant s'exercer selon deux directions opposées, par exemple une charge suspendue, comme dans la présente demande, ou alors une charge en appui, comme sur une machine-outil classique où la broche est disposée par-dessus ses coulisses. Ainsi, par l'emploi de coulisses/coulisseaux aptes à supporter une charge selon deux directions opposées, il est possible de fabriquer des ensembles constitués d'au moins une portion de la poutre 13, des coulisses/coulisseaux 402, du chariot 400, des coulisses/coulisseaux 401 et de la broche 4, cesdits ensembles pouvant être montés avec la broche 4 en suspension, comme décrit dans la présente demande, ou avec la broche en appui par-dessus les coulisses, comme dans une machine-outil classique. D'autres types de coulisses/coulisseaux ou de moyens de coulissement que ceux mentionnés sont évidemment aussi utilisables, dans la mesure où ils acceptent au moins que la broche leur soit suspendue. Le déplacement de la broche 4 selon les_deux axes X et Y est obtenu ici par des jeux de coulisses /coulisseaux 401 et 402 superposés et perpendiculaires entre eux de technique conventionnelle. Des moyens de déplacement de la broche 4 peuvent aussi être conçus comme décrit dans la demande EP 98810673.8 du même demandeur. Ces moyens de déplacement de la broche 4 selon une direction quelconque du plan contenant les deux axes X et Y comprennent un premier chariot apte à être entraîné selon le premier des deux dits axes orthogonaux, un deuxième chariot apte à être entraîné selon le même premier des deux dits axes orthogonaux, la broche comportant un premier moyen de coulissement relativement audit premier chariot ainsi qu'un deuxième moyen de coulissement relativement audit deuxième chariot, au moins un desdits moyens de coulissement étant orienté selon un troisième axe faisant un angle différent de 90 relativement audit premier desdits axes orthogonaux, ledit troisième axe étant situé dans un même plan que les deux axes orthogonaux. Une telle disposition a l'avantage de rendre la construction du dispositif de mise en mouvement de la broche 4 selon les axes X et Y plus compacte, la commande de mise en mouvement étant disposée sur un seul desdits axes. Vu que dans la forme d'exécution décrite la broche 4 se déplace. dans un plan horizontal (axes X et Y), les moyens d'entraînement ne nécessitent pas d'être spécialement dimensionnés afin de tenir compte de la gravité, en particulier de la masse de la broche 4 à soulever. Ainsi des déplacements à haute vitesse et forte accélération de la broche 4 sont possibles. Un ou des moteurs linéaires peuvent facilement être utilisés pour commander le déplacement de la broche 4 selon l'un ou l'autre des axes X et Y. Aucune précaution spéciale n'est nécessaire afin d'empêcher un déplacement de la broche selon un axe sous l'effet de la gravité comme dans certaines machines-outils connues. Cette condition selon laquelle la broche ne se déplace que dans un plan horizontal, n'est pas absolument nécessaire pour l'effet recherché en premier, soit d'éviter que les copeaux n'envahissent l'une des coulisses. En effet des moyens de coulissement disposés dans un plan oblique mais disposé au-dessus de la broche permettraient d'obtenir ce résultat, avec les inconvénients mentionnés juste plus haut concernant l'entraînement de la broche. La broche 4 décrite ici était une broche porte- pièce, mais il est évident qu'une broche porte-outil montée comme décrit sur la machine permettrait d'atteindre un résultat comparable. De même une telle broche pourrait être montée sur un autre type de machine-outil que celle décrite ici, tour à axe horizontal ; en fait le principe de suspendre la broche à ses coulisses peut être appliqué à tout type de machine-outil. Un centre d'usinage comportant une pluralité de broches porte-pièce et/ou porte-outil peut aussi être avantageusement équipé d'au moins une broche suspendue à ses coulisses, comme décrit plus haut. REVENDICATIONS 1. Machine-outil (1) comprenant notamment - un bâti (10) muni d'au moins une table de fixation (101) d'au moins un outil (3) ou d'au moins une pièce à usiner, au moins une broche (4) porte-pièce (40) ou porte- outil, apte à être déplacée, par des moyens d'actionnement, selon au moins un axe (X,Y) relativement au bâti (10) de la machine, par des moyens de coulissement (401,400,402) , caractérisée en ce que lesdits moyens de coulissement (401,400,402) sont disposés dans au moins un plan disposé au-dessus de la broche (4). 2. Machine-outil selon la revendication 1,` caractérisée en ce que lesdits moyens de coulissement (401,400,402) sont fixés d'une part à une portion (13) de bâti de la machine-outil, la broche (4) étant suspendue d'autre part auxdits moyens de coulissement 3. Machine-outil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la portion de bâti à laquelle les moyens de coulissement (401,400,402) sont fixés est constituée d'une poutre (13) en appui sur au moins une colonne (11,12). 4. Machine-outil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens de coulissement (40l,400,402) sont tous disposés dans au moins un plan horizontal. 5. Machine-outil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens d'actionnement en déplacement de la broche sont déterminés pour actionner ladite broche uniquement dans un plan horizontal. 6. Machine-outil selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens d'actionnement en déplacement de la broche selon au moins un axe (X,Y) sont constitués d'un moteur linéaire. 7. Machine-outil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'un espace d'usinage (2) est aménagé sous la broche (4), les copeaux d'usinage produits dans cet espace d'usinage tombant par gravité sur une portion de la machine destinée uniquement à la récupération desdits copeaux. 8. Portion de machine-outil comprenant une portion de bâti (13) à laquelle des moyens de coulissement (401,400,402) d'une broche (4) porte-outil ou porte-pièce sont fixés, caractérisée en ce que ladite portion de machine-outil est apte à être montée sur une machine-outil du type ayant la broche (4) en suspension sous les moyens de coulissement (401,400,402), ou sur une machine-outil du type ayant la broche (4) en appui par-dessus les moyens de coulissement (401,400,402). 9. Centre d'usinage comportant au moins une machine-outil selon l'une des revendications 1 à 7.