Brevet FR2829952A1 — publié le 20030328

La présente invention concerne une machine d'usinage, du type comprenant un moteur comprenant un arbre de sortie, une broche porte-outils s'étendant selon un axe de broche, un mécanisme d'entraînement de la broche porte-outils, le mécanisme d'entraînement comprend au moins un moyen d'accouplement à l'arbre de sortie du moteur pour transformer une rotation de l'arbre de sortie en au moins un mouvement de la broche. L'invention s'applique en particulier aux machines pneumatiques de perçage utilisées dans la construction aéronautique. Généralement, les machines de perçage du type précité sont commercialisées en deux configurations pour permettre à des utilisateurs d'effectuer des perçages dans des environnements variés. Dans une première configuration, l'axe du rotor et de l'arbre de sortie du moteur est sensiblement perpendiculaire à l'axe de la broche. Cette configuration est généralement dénommée à renvoi d'angle . Dans la seconde configuration, l'axe du rotor et de l'arbre de sortie du moteur est parallèle à l'axe de la broche. On parle alors généralement de configuration à moteur parallèle . Les machines à configuration à renvoi d'angle et celles à configuration à moteur parallèle possèdent donc des mécanismes d'entraînement différents. Ainsi, le coût unitaire de fabrication de telles machines s'avère particulièrement élevé. Un but de l'invention est de résoudre ce problème en fournissant une machine d'usinage du type précité dont le coût unitaire de fabrication peut être réduit. A cet effet, l'invention a pour objet une machine d'usinage du type précité, caractérisée en ce que le mécanisme d'entraînement comprend au moins deux moyens distincts d'accouplement à l'arbre de sortie du moteur de sorte que le moteur occupe des positions différentes par rapport à l'axe de broche lorsque l'arbre de sortie est accouplé à l'un ou l'autre des moyens d'accouplement. Selon des modes particuliers de réalisation, la machine d'usinage peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise (s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - elle comprend un carter contenant le mécanisme d'entraînement et des moyens libérables de montage du moteur sur le carter dans une première position où l'arbre de sortie est accouplé avec un premier des moyens d'accouplement, et dans une deuxième position où l'arbre de sortie est accouplé avec un deuxième des moyens d'accouplement ; - le moteur possède une forme allongée le long d'une direction de moteur et, dans la première position, la direction de moteur est sensiblement orthogonale à l'axe de broche, et dans la deuxième position, la direction de moteur est sensiblement parallèle à l'axe de broche, - le mécanisme d'entraînement est un mécanisme d'entraînement de la broche en rotation autour de l'axe de broche ; - le mécanisme d'entraînement est un mécanisme d'entraînement de la broche en translation le long de l'axe de broche ; - le mécanisme d'entraînement est un mécanisme d'entraînement de la broche en translation dans un premier sens d'avance et dans un deuxième sens de recul opposé au premier sens ; - elle comprend au moins deux têtes qui peuvent être montées de manière libérable sur l'arbre de sortie du moteur pour l'accoupler sélectivement avec l'un ou l'autre des moyens d'accouplement ; - au moins deux des moyens d'accouplement sont portés par un même organe rotatif appartenant au mécanisme d'entraînement ; - le moteur est un moteur pneumatique ; et - elle est une machine portative de masse inférieure à 15 kg. L'invention sera mieux comprise à la lecture qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : -la figure 1 est une vue schématique en coupe latérale d'une machine selon l'invention, le moteur étant dans une première position, et - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 illustrant le moteur dans une seconde position. Dans tout ce qui suit, les termes droite , gauche , vertical , horizontal , inférieur et supérieur s'entendent par rapport à la position de la machine sur les figures. La figure 1 illustre schématiquement une machine pneumatique de perçage 1 portative qui comprend essentiellement un moteur pneumatique 2, une broche 4 porte-outils s'étendant suivant un axe vertical A 1 et un mécanisme 6 d'entraînement de la broche reliant mécaniquement le moteur 2 et la broche 4. Le moteur 2 a une forme allongée le long d'un axe A2 qui est horizontal sur la figure 1. Le moteur 2 comprend un rotor 8 solidaire en rotation d'un arbre de sortie 10 qui prolonge le rotor 8 vers la gauche. L'axe A2 constitue un axe central commun au rotor 8 et à l'arbre 10. Le moteur 2 comprend un carter 12 muni à son extrémité droite de moyens de raccordement non-représentés à une source d'air sous pression pour alimenter le moteur 2 en air sous pression et entraîner en rotation le rotor 8 et l'arbre de sortie 10 autour de leur axe commun A2. L'extrémité gauche 14 de l'arbre 10 est filetée extérieurement. Une première tête 16, sous forme d'un pignon conique, est vissée sur cette extrémité 14. Cette tête 16, et notamment sa région dentée, fait saillie vers la gauche hors du carter 12. La broche 4 est reçue dans un carter 18 de manière mobile en rotation autour de son axe A 1 et en translation le long de cet axe A 1. De manière classique, des outils de perçage peuvent être montés de manière amovible à l'extrémité inférieure 19 de la broche 4. Le mécanisme d'entraînement 6 est contenu dans un carter 20 solidaire du carter 18 de la broche 4, et par exemple venu de matière avec le carter 18. Le mécanisme 6 comprend, logé dans le carter 20, un arbre rotatif vertical 22 muni à son extrémité inférieure 23 d'un deuxième pignon conique 24 duquel il est solidaire en rotation, et à son extrémité supérieure 26 d'une cavité 28 à section hexagonale et débouchant vers le haut. L'arbre 22 est logé dans un passage 30 du carter 20 qui débouche par son extrémité supérieure 31 à l'extérieur du carter 20. L'extrémité supérieure 31 du passage 30 est obturée par un obturateur 32 fixé de manière amovible, par exemple par vissage, sur le carter 20. En l'absence de cet obturateur 32, la cavité 28 de l'arbre 22 est accessible depuis l'extérieur du carter 20. Le carter 20 présente à son extrémité droite un passage débouchant vers la droite à l'extérieur du carter 20. Ce passage 34 reçoit l'extrémité gauche du moteur 2, et notamment la tête 16 de sorte qu'elle engrène avec le deuxième pignon conique 24. Le carter 12 du moteur 2 est fixé de manière amovible, par exemple à l'aide de vis 35, sur le carter 20 du mécanisme d'entraînement 6 de sorte que ces deux carters 12 et 20 sont solidaires. Le mécanisme d'entraînement 6 comprend en outre de manière classique les éléments suivants pour qu'il constitue un mécanisme dit à avance mécanique en français ou positive feed drill : - un premier pignon/crabot 36 engrenant avec le deuxième pignon conique 24, - un pignon 38 engrenant avec le premier pignon/crabot 36, ce pignon 38 étant solidaire en rotation de la broche 4 et la broche 4 étant mobile en translation par rapport à ce pignon 38 le long de l'axe A 1, - un deuxième pignon/crabot 40 surmontant le premier pignon/crabot 36, - un pignon 42 qui surmonte le pignon 38, qui engrène avec le deuxième pignon/crabot 40 et qui est vissé sur un tronçon fileté 43 de la broche 4, et - un crabot fixe 44 qui surmonte le deuxième pignon/crabot 40. Le deuxième pignon/crabot 40 est porté par un coulisseau 46 et les nombres de dents des pignons/crabots 36 et 40 et des pignons 38 et 42 sont adaptés pour que le mécanisme d'entraînement 6 assure classiquement les fonctions suivantes : - entraînement en rotation de la broche 4 via le pignon/crabot 36 et le pignon 38, et simultanément - avance de la broche 4, c'est-à-dire son déplacement en translation vers le bas le long de l'axe A 1, lorsque le coulisseau 46 s'est déplacé vers le bas par rapport à la position de la figure 1, les deux pignons/crabots 36 et 40 étant alors crabotés et le pignon 42 tournant alors à une vitesse légèrement supérieure à celle du pignon 38 pour entraîner la broche 4 vers le bas, ou - recul de la broche 4, c'est-à-dire son déplacement en translation vers le haut le long de l'axe Al, le deuxième pignon/crabot 40 étant alors craboté avec le crabot 44 (comme représenté sur la figure 1) de sorte que le pignon/crabot 40 est fixe ainsi que le pignon 42, la rotation de la broche 4 autour de son axe A 1 assurant le mouvement de recul. Ainsi, le mécanisme 6 offre deux modes d'entraînement, à savoir un premier mode de rotation et d'avance simultanée de la broche 4 et un deuxième mode de rotation et de recul simultané de la broche 4. Pour assurer ces fonctions, le mouvement du rotor 8 du moteur 2 est transmis à l'arbre 22 grâce au deuxième pignon conique 24 qui forme un premier moyen d'accouplement du mécanisme 6 à l'arbre de sortie 10 du moteur 2. Les axes A 1 et A2 étant sensiblement orthogonaux, la machine 1 telle que représentée sur la figure 1 est en configuration dite à renvoi d'angle . La machine 1 peut être transformée pour présenter une configuration dite à moteur parallèle . Ainsi, comme représenté sur la figure 2, le carter 12 du moteur 2 a été démonté du carter 20 du mécanisme d'entraînement 6 et l'extrémité gauche du moteur 2 a été retirée du passage 34 par simple translation vers la droite. Un deuxième obturateur 50 a alors été fixé de manière amovible, par exemple à l'aide de vis 52, sur la face droite du carter 20 pour obturer le passage 34. On notera que l'obturateur 50 comprend un bouchon 54 qui s'étend vers la gauche sensiblement jusqu'au deuxième pignon conique 24 pour éviter l'accumulation de graisse dans le passage 34. Le premier obturateur 32 a été retiré pour libérer l'accès à l'extrémité supérieure 26 de l'arbre 22 et notamment à sa cavité 28. Le moteur 2 a été placé pour que son axe A2 soit vertical et qu'il soit situé au-dessus du carter 20 du mécanisme d'entraînement 6. La première tête 16 a été dévissée de l'arbre de sortie 10 et remplacée par une deuxième tête 56, elle-même vissée sur l'extrémité 14 de l'arbre de sortie 10. Une extrémité 58 de la tête 56 fait saillie hors du carter 12 du moteur 2 vers le bas sur la figure 2. Cette extrémité 58 possède une section hexagonale correspondant à celle de la cavité 28 de l'arbre 2. Cette extrémité 58 a été insérée par translation vers le bas sur la figure 2 dans la cavité 28. Le carter 12 du moteur 2 a été fixé de manière amovible sur la face supérieure du carter 20 du mécanisme 6, par exemple grâce aux vis 35. La tête 56 fixée sur l'extrémité 14 de l'arbre 10 accouple alors en rotation l'arbre de sortie 10 du moteur 2, et donc son rotor 8, à l'arbre 22 du mécanisme d'entraînement 6, de sorte que tous les mouvements de la broche 4 décrits précédemment peuvent être provoqués. La machine 1 est alors en configuration dite à moteur parallèle puisque l'axe A2 du moteur 2 est sensiblement parallèle à l'axe A 1 de la broche 4. La cavité 28 forme donc un deuxième moyen d'accouplement de l'arbre de sortie 10 du moteur 2 au mécanisme d'entraînement 6. Grâce aux deux moyens d'accouplement distincts formés par le pignon 24 et par la cavité 28, le moteur 2 peut occuper, par rapport à l'axe A 1 de la broche 4, une première position représentée sur la figure 1 et une deuxième position représentée sur la figure 2. Ainsi, un même mécanisme d'entraînement 6 peut être utilisé pour fabriquer une machine à configuration à renvoi d'angle ou une machine à configuration à moteur parallèle . Ainsi, les éléments constitutifs du mécanisme 6 possèdent une standardisation plus importante qui permet de réduire les coûts unitaires des machines 1, qu'elles soient fabriquées et vendues en configuration à renvoi d'angle ou en configuration à moteur parallèle . De plus, la machine 1 est modulable entre ces deux configurations et permet donc de limiter le nombre de machines 1 dont un utilisateur a besoin pour accéder à différentes zones de perçage. De manière générale, le mécanisme 6 pourra comprendre plus de deux moyens d'accouplement et ainsi autoriser autant de positions différentes du moteur 2 par rapport à l'axe A 1 de la broche 4. A titre d'exemple, une troisième position peut être une position dans laquelle l'axe A2 est perpendiculaire au plan des figures 1 et 2. On notera que les principes ci-dessus peuvent s'appliquer à d'autres machines d'usinage que des machines de perçage, et notamment à des machines n'assurant pas de mouvement d'avance ou de recul de la broche 4 et/ou n'assurant pas d'entraînement en rotation de la broche 4. Par ailleurs, même si les principes ci-dessus ont été décrits en regard d'une machine portative, c'est-à-dire d'une masse inférieure à 15 kg, ils peuvent également s'appliquer à des machines non-portatives. REVENDICATIONS 1. Machine d'usinage (1), du type comprenant : - un moteur (2) comprenant un arbre de sortie (10), - une broche (4) porte-outils s'étendant selon un axe de broche (Al), - un mécanisme (6) d'entraînement de la broche porte-outils, le mécanisme d'entraînement (6) comprenant au moins un moyen (24,28) d'accouplement à l'arbre de sortie (10) du moteur pour transformer une rotation de l'arbre de sortie (10) en au moins un mouvement de la broche (4), caractérisée en ce que le mécanisme d'entraînement (6) comprend au moins deux moyens distincts (24,28) d'accouplement à l'arbre de sortie (10) du moteur de sorte que le moteur (2) occupe des positions différentes par rapport à l'axe de broche (A1) lorsque l'arbre de sortie (10) est accouplé à l'un ou l'autre des moyens d'accouplement. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un carter (20) contenant le mécanisme d'entraînement (6) et des moyens libérables (35) de montage du moteur (2) sur le carter (20) dans une première position (figure 1) où l'arbre de sortie (10) est accouplé avec un premier (24) des moyens d'accouplement, et dans une deuxième position (figure 2) où l'arbre de sortie (10) est accouplé avec un deuxième (28) des moyens d'accouplement. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moteur (2) possède une forme allongée le long d'une direction de moteur (A2) et en ce que, dans la première position, la direction de moteur (A2) est sensiblement orthogonale à l'axe de broche (AI), et dans la deuxième position, la direction de moteur (A2) est sensiblement parallèle à l'axe de broche (Al). 4. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le mécanisme d'entraînement (6) est un mécanisme d'entraînement de la broche (4) en rotation autour de l'axe de broche (AI). 5. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le mécanisme d'entraînement (6) est un mécanisme d'entraînement de la broche (4) en translation le long de l'axe de broche (Al). 6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que le mécanisme d'entraînement (6) est un mécanisme d'entraînement de la broche (4) en translation dans un premier sens d'avance et dans un deuxième sens de recul opposé au premier sens. 7. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux têtes (16,58) qui peuvent être montées de manière libérable sur l'arbre de sortie (10) du moteur pour l'accoupler sélectivement avec l'un ou l'autre des moyens d'accouplement. 8. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins deux des moyens (24,28) d'accouplement sont portés par un même organe rotatif (22) appartenant au mécanisme d'entraînement (6). 9. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moteur est un moteur pneumatique. 10. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est une machine portative de masse inférieure à 15 kg.