Brevet FR2832660A1 — publié le 20030530

La présente invention concerne un dispositif d'aspiration de copeaux et poussières pour une machine-outil. Des dispositifs de ce type sont déjà connus de l'art antérieur. L'objectif de l'invention est de proposer des moyens plus particulièrement adaptés à l'usinage des matériaux en plaque et aptes à capturer efficacement les débris autour de l'outil avant qu'ils ne retombent sur la plaque de matériau. Cet objectif est atteint par l'invention qui consiste en un dispositif de capture des copeaux, poussières et autres débris générés lors de l'usinage d'un matériau en plaque par un outil d'usinage, par exemple une broche d'usinage, caractérisé en ce qu'il est conformé en forme de chambre creuse apte à : - être fixée sous la tête de l'outil et se déplacer avec elle sur la station de travail, et à rester à distance constante de la surface du matériau pendant l'usinage, - entourer complètement l'outil, et sur une partie au moins de sa hauteur, dans sa position d'usinage du matériau, la zone de capture des débris à l'intérieur de la chambre étant placée sur l'axe de travail perpendiculaire au matériau de l'outil et l'axe de la bouche de sortie de la chambre étant décalé d'une distance prédéterminée par rapport à cet axe de travail perpendiculaire au matériau, ladite chambre comportant, en partie inférieure, une ouverture d'aspiration et, en partie supérieure, une ouverture de passage d'outil et une sortie arrière. L'invention concerne également un dispositif d'aspiration pour station d'usinage pour des matériaux en plaques, du type comportant un outil d'usinage fixé par un mandrin à une tête d'usinage, elle-même déplaçable par rapport au bâti de la station d'usinage, caractérisée en ce que le dispositif d'aspiration comporte : un dispositif de capture tel que ci-dessus, - une tuyauterie conduisant les débris captés par la chambre de capture jusqu'à un moyen d'aspiration, la tuyauterie étant réalisée sur son parcours entre la chambre et le moyen d'aspiration par une continuité de segments souples et de segments rigides, les segments souples étant aptes à s'allonger ou à se raccourcir et à se couder pour contourner des pièces du bâti, les segments rigides étant aptes à être fixés sur les parties rectilignes dudit bâti. Plus particulièrement, la station d'usinage est une station pour la Stratoconception @ de pièces et les matériaux usinés sont des matériaux de dureté faible ou moyenne jusqu'à une dureté équivalente à celle de l'aluminium. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après d'un mode de réalisation faite en référence aux figures annexées suivantes : . Figure 1 a : vue en coupe réalisée dans un plan perpendiculaire à la surface à travailler, d'une chambre de capture selon l'invention montrant l'outil dans différentes positions de travail, . Figures 1 b et le : respectivement vue de dessus et de côté de la chambre de capture de la figure 1, Figure 2 : vue de côté et en perspective de la chambre de capture de la figure 1, Figure 3 : vue arrière et en perspective de la chambre de capture de la figure 1 et de son moyen de fixation réglable en hauteur, * Figure 4 : vue en perspective d'une partie du bâti de machine sur lequel est fixé un tuyau d'aspiration combiné à la chambre de capture de la figure 1, . Figure 5 : vue en perspective d'une autre partie du bâti de machine sur lequel est fixé un tuyau d'aspiration combiné à la chambre de capture de la figure 1. On se reporte d'abord aux figures 1 à 1c. Un dispositif selon l'invention comporte essentiellement une chambre creuse de capture (1) des copeaux, poussières ou autres débris (2), une tuyauterie (3) conduisant l'ensemble de ces débris (2) jusqu'à un moyen d'aspiration (4) de préférence intégré à la station de travail. La chambre de capture (1) est conçue pour être fixée sous la tête (5) de l'outil (9) et se déplacer avec elle sur la station de travail (6). Pour atteindre ce but, le départ (7) de la tuyauterie (3), fixé en sortie (8) de la chambre de capture (1) doit être prévu pour ne pas gêner la tête de l'outil (5) pendant son travail, et en même temps la tête de capture (1) doit être conçue pour entourer complètement l'outil (9) (sur une partie au moins de sa hauteur) dans sa position d'usinage du matériau (10). Pour cette raison, l'axe (11) de la zone de capture des débris à l'intérieur de la chambre (1) est placé sur l'axe de travail (Z) de l'outil et l'axe de la bouche de sortie (12) de la chambre est décalé d'une distance prédéterminée (Di) par rapport à cet axe de travail (Z) expliquant la forme allongée de ladite chambre de travail. Les figures montrent une forme préférée et non limitative donnée à la chambre (1) pour respecter ce décalage (01), choisie pour créer la meilleure ergonomie et le moins de pertes de charges, à savoir : - deux flans latéraux (13,14) plans et parallèles, chacun comportant une partie centrale (15) rectangulaire de longueur sensiblement égale au décalage (Di), une partie avant (16) en quart de cercle centrée en (cri) sur le bord inférieur de la partie centrale, une partie arrière (17) en quart de cercle, centrée en (C2) sur le bord supérieur (19) de la partie centrale (15). Un flan inférieur (20) et un flan supérieur (21) s'étendant entre les deux flans latéraux (13,14) et tels que : 0 le flan inférieur (20) est arrondi en sa partie arrière (22) sur la périphérie du quart de cercle de la partie arrière (17) des flans latéraux, puis se prolonge par une partie plane (23) jusqu'à l'extrémité inférieure avant de la chambre de capture, laquelle extrémité comporte une ouverture d'aspiration (24) circulaire de diamètre prédéterminé (Dz), à savoir préférentiellement 100 mm 0 le flan supérieur (21) est arrondi en sa partie avant (25) sur la périphérie en quart de cercle de la partie avant des flans latéraux puis se prolonge par une partie plane (26) jusqu'à l'extrémité arrière de la chambre de capture, une ouverture circulaire (27) de diamètre prédéterminée (Dg) étant prévue à l'avant du flan supérieur pour le passage de l'outil (9) et du mandrin de fixation (28) de l'outil lors de leur déplacement selon l'axe Z, et une sortie (8) en forme de bordure cylindrique (29) prévue à l'arrière du flan supérieur (19) et perpendiculairement à celui-ci pour la fixation du départ (7) de la tuyauterie (3). La figure 1 montre l'outil (9) en position haute de retrait puis en position basse d'usinage dans le matériau (10) position au cours de laquelle se développe un nuage de débris autour de l'outil et à l'intérieur de la partie avant de la chambre de capture, ces débris étant immédiatement aspirés vers la tuyauterie (3) avant même de tomber sur le matériau où ils seraient difficiles à récupérer. Pour permettre l'entrée d'air par l'ouverture (24) du capteur, on maintient le flan inférieur (20) et son ouverture d'aspiration (24) à une distance prédéterminée (d) de la surface du matériau (10), choisie entre 5 et 10 mm environ. On se rapport à présent aux figures 2 à 5. Pendant toutes les opérations d'usinage et toutes les étapes de déplacement de la tête de l'outil par rapport à la station de travail et au matériau, la chambre de capture (1) est maintenue à une distance fixe (04) par tout moyen de fixation (30) et en dessous du bâti (29), sur la partie fixe de l'axe (Z). Ce moyen de fixation (30), réglable en hauteur est, par exemple, une barre coulissante de longueur réglable pouvant être débloquée et bloquée en position par une poignée (31). A chaque outil et chaque matière usinée (5) correspondent une valeur (D4) et une valeur (d) prédéterminées qui sont réglées avant chaque séquence de travail et pour toute la durée de celle-ci. Ce réglage peut être manuel ou automatisé. Pour permettre les réglages en hauteur, le départ (7) de la tuyauterie (3) est réalisé en tuyau souple, allongeable ou comprimable du type à soufflets accordéons de même diamètre que celui de la sortie de la chambre de capture. Etant donné la longueur importante de tuyauterie nécessaire pour raccorder la chambre de capture au moyen d'aspiration (4) de la station (pouvant être de l'ordre de 8 à 10 m), il est nécessaire de diminuer les pertes de charges à l'intérieur de la tuyauterie c'est pourquoi sur tous les segments de tuyauterie pouvant être fixés aux parties rectilignes du bâti ou de la structure de la station (voir figures 4 et 5), on remplace le tuyau souple par des tubes rigides (32) dont la paroi interne lisse n'engendre pas de pertes de charges comme c'est le cas avec les soufflets intérieurs des tuyaux souples. A titre indicatif, on donne les valeurs suivantes pour une station classique de Stratoconception 0 : - segments de tuyauterie souple : 0 100, longueur totale 5m environ - segments de tuyauterie rigide et métallique : 0 100, longueur totale 3m environ, - puissance d'aspiration : moteur 1,5 cv avec un débit de 1850 m3/H. Une chambre de capture telle que décrite ci-dessus convient pour le travail des matériaux en plaques en bois, en plastique... de dureté faible, ou de valeur moyenne jusqu'à une dureté équivalente à celle de l'aluminium. Une chambre de capture selon l'invention permet de : - assurer l'aspiration des poussières et copeaux et éviter leur diffusion dans l'air, - assurer la meilleure aspiration possible, afin d'optimiser la qualité d'usinage, - rendre les réglages faciles, rapides et sans outils et ainsi réduire les temps de préparation, - réduire les coûts matériels, - capturer les poussières et copeaux pendant qu'ils sont en lévitation autour de l'outil, car s'ils ont le temps de retomber sur la plaque de matière ceux-ci seront difficiles à aspirer, en maintenant la chambre de capture de poussière proche et toujours à la même distance de la plaque à usiner, et en utilisant les meilleurs matériaux possibles pour le système de tuyauterie, afin de conduire le maximum de puissance d'aspiration jusqu'à la chambre de capture. Ceci étant plus économique que de simplement augmenter la puissance de l'aspirateur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de capture des copeaux, poussières et autres débris générés lors de l'usinage d'un matériau en plaque (10) par un outil d'usinage (9), par exemple une broche d'usinage, caractérisé en ce qu'il est conformé en forme de chambre creuse apte à : 0 apte à être fixée sous la tête (5) de l'outil (9) et se déplacer avec elle sur la station de travail (6) et à rester à distance constante de la surface du matériau pendant l'usinage, 0 entourer complètement l'outil (9), et sur une partie au moins de sa hauteur, dans sa position d'usinage du matériau, la zone de capture des débris à l'intérieur de la chambre (1) étant placée sur l'axe de travail (Z) de l'outil et l'axe de la bouche de sortie (12) de la chambre étant décalé d'une distance prédéterminée (01) par rapport à cet axe de travail (Z), ladite chambre comportant, en partie inférieure, une ouverture d'aspiration (24) et, en partie supérieure, une ouverture (27) de passage d'outil et une sortie arrière (8). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de capture (1) comporte : - deux flans latéraux (13,14) plans et parallèles, chacun comportant une partie centrale (15) rectangulaire de longueur sensiblement égale au décalage (Di), une partie avant (16) en quart de cercle centrée en (cri) sur le bord inférieur de la partie centrale, une partie arrière (17) en quart de cercle, centrée en (C2) sur le bord supérieur (19) de la partie centrale (15). Un flan inférieur (20) et un flan supérieur (21) s'étendant entre les deux flans latéraux (13,14) et tels que : 0 le flan inférieur (20) est arrondi en sa partie arrière (22) sur la périphérie du quart de cercle de la partie arrière (17) des flans latéraux, puis se prolonge par une partie plane (23) jusqu'à l'extrémité inférieure avant de la chambre de capture, laquelle extrémité comporte une ouverture d'aspiration (24) circulaire de diamètre prédéterminé (D2) 0 le flan supérieur (21) est arrondi en sa partie avant (25) sur la périphérie en quart de cercle de la partie avant des flans latéraux puis se prolonge par une partie plane (26) jusqu'à l'extrémité arrière de la chambre de capture, une ouverture circulaire (27) de diamètre prédéterminée (D3) étant prévue à l'avant du flan supérieur pour le passage de l'outil (9) et du mandrin de fixation (28) de l'outil lors de leur déplacement selon l'axe Z, et une sortie (8) en forme de bordure cylindrique (29) prévue à l'arrière du flan supérieur (19) et perpendiculairement à celui-ci pour la fixation du départ (7) d'une tuyauterie d'aspiration (3). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé ence que l'ouverture d'aspiration (24) de la chambre est maintenue à une distance prédéterminée (d) de la surface du matériau. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la chambre de capture (1) est maintenue à une distance fixe (D4) par tout moyen de fixation (30) et en dessous du bâti (29) sur la partie fixe de l'axe (Z). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de fixation (30) est une barre coulissante de longueur réglable pouvant être débloquée et bloquée en position par une poignée (31). 6. Dispositif d'aspiration pour station d'usinage pour des matériaux en plaques, du type comportant un outil d'usinage (9) fixé par un mandrin (28) à une tête d'usinage (5), elle-même déplaçable par rapport au bâti (29) de la station d'usinage, caractérisée en ce que le dispositif d'aspiration comporte : - un dispositif de capture (1) selon l'une des revendications 1 à 5, une tuyauterie (3) conduisant les débris (2) captés par la chambre de capture jusqu'à un moyen d'aspiration (4), la tuyauterie (3) étant réalisée sur son parcours entre la chambre et le moyen d'aspiration par une continuité de segments souples et de segments rigides, les segments souples étant aptes à s'allonger ou à se raccourcir et à se couder pour contourner des pièces du bâti, les segments rigides étant aptes à être fixés sur les parties rectilignes dudit bâti. 7. Station d'usinage pour des matériaux en plaques, du type comportant un outil d'usinage (9) fixé par un mandrin (28) à une tête d'usinage elle- même déplaçable par rapport au bâti (29) de la station, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de capture selon l'une des revendications 1 à 5. 8. Station d'usinage selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une tuyauterie (3) conduisant les débris (2) captés par la chambre de capture jusqu'à un moyen d'aspiration (4), la tuyauterie (3) étant réalisée sur son parcours entre la chambre et le moyen d'aspiration par une continuité de segments souples et de segments rigides, les segments souples étant aptes à s'allonger ou à se raccourcir et à se couder pour contourner des pièces du bâti, les segments rigides étant aptes à être fixés sur les parties rectilignes dudit bâti. 9. Station d'usinage selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une station pour la stratoconception @ de pièces.