Brevet FR2849549A1 — publié le 20040702

i La présente invention concerne un moteur électrique destiné à l'entraînement d'un outil. L'invention concerne également une machine mettant en oeuvre un tel moteur électrique. En particulier, on pourra utiliser un tel moteur dans des machines à graver, pour entraîner en rotation un outil de gravure. Dans une machine à graver, on trouve généralement un bâti servant de support à une aire de travail sur laquelle est immobilisé un objet à graver, et une tête porte-outil à laquelle est assujetti ledit outil de gravure. Généralement, ladite aire de travail et/ou ladite tête porte-outil sont munis de 10 moyens pour créer un déplacement relatif dudit objet par rapport audit outil, pendant les opérations de gravure. Pour effectuer la gravure, l'outil est entraîné en rotation. Généralement, le dispositif d'entraînement comprend un moteur et, par exemple, un système de poulie et de courroie ou bien un système 15 d'engrenages qui permet de transmettre le mouvement de rotation de l'arbre moteur à l'outil de gravure. Cependant, il est difficile, à l'aide de tels dispositifs, de mettre au point des machines compactes et peu encombrantes. Elles nécessitent en effet plusieurs pièces intermédiaires de transmission. Par ailleurs, les pièces de transmission s'usent rapidement, ce qui oblige l'utilisateur à réaliser des opérations d'entretien et de maintenance régulières. En outre, de tels dispositifs génèrent des vibrations importantes et sont bruyants, notamment du fait de la présence de pièces de 25 transmission intermédiaires, qui de plus, diminuent les performances de la machine à graver. Le but de la présente invention est de proposer un moteur électrique ainsi qu'une machine le mettant en oeuvre qui pallient les inconvénients précités. En particulier, un but de la présente invention est de fournir une machine à graver compacte, de durée de vie augmentée et nécessitant un nombre réduit d'interventions pour son entretien. Un autre but de la présente invention est de fournir une machine à graver et un moteur électrique d'entraînement d'outil de gravure de construction compacte, présentant de bonnes performances et un niveau de bruit diminué. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. En premier lieu, l'invention concerne un moteur électrique, 10 destiné à entraîner en rotation un outil, notamment de gravure, comprenant au moins un rotor et un stator, caractérisé en ce que ledit rotor, constitué de deux pièces tubulaires coaxiales, présente un logement longitudinal apte à recevoir ledit outil, la première pièce tubulaire, placée à l'extérieur, apte à coopérer avec ledit stator et la seconde pièce tubulaire, placée à l'intérieur étant 15 assujettie à ladite pièce extérieure et définissant ledit logement pour ledit outil. La présente invention concerne également une machine à graver comprenant au moins une aire de travail apte à recevoir un objet à graver, un support pour une tête porte-outil ainsi que des moyens pour positionner dans l'espace un outil porté par ladite tête porte-outil par rapport 20 audit objet, ladite tête porte-outil comprenant un moteur électrique, tel que précité, pour entraîner ledit outil en rotation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description, accompagnée des dessins en annexe, parmi lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un moteur 25 électrique conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'une machine à graver, de type à coordonnée polaire, conforme à l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe d'un détail de la figure 2, illustrant une tête porte-outil munie notamment de moyens d'amortissement 30 dont la raideur est réglable. Comme illustré à la figure 1, la présente invention concerne un moteur électrique 1 destiné à entraîner en rotation un outil 2, notamment de gravure. Classiquement, ledit moteur électrique comprend un rotor 3 ainsi qu'un stator 4. Selon l'invention, ledit rotor 3 est constitué de deux pièces 5, 6 tubulaires coaxiales et présente un logement longitudinal 7 apte à recevoir ledit outil de gravure 2. Quand on se déplace de l'extérieur vers l'intérieur du rotor, on trouve tout d'abord une pièce extérieure 5, notamment magnétique. Il peut 10 s'agir par exemple d'un aimant. Ladite pièce extérieure 5 est apte à coopérer avec ledit stator 4 pour transformer l'énergie électrique reçue par ledit stator 4 en énergie mécanique. On trouve ensuite une seconde pièce tubulaire intérieure 6, assujettie à ladite pièce extérieure 5 et qui définit intérieurement ledit logement 15 7 pour ledit outil 2. Selon une caractéristique particulière de l'invention, ladite pièce intérieure 6 peut se présenter sous la forme d'un axe creux dont la longueur est supérieure à celle de ladite pièce extérieure 5. Ainsi, au moins une extrémité 8 dudit axe creux 6 émerge de ladite pièce extérieure 5, pour 20 coopérer avec des moyens de blocage 9 par rapport à ladite pièce extérieure 5. L'autre extrémité 10 dudit axe creux 6 est apte à recevoir ledit outil 2. Dans la représentation choisie à la figure 1, ladite extrémité 8 émergeant de ladite pièce extérieure 5 est l'extrémité supérieure de l'axe creux 6, et l'extrémité 10 est l'extrémité inférieure de I 'axe creux 6. En particulier, lesdits moyens de blocage 9 peuvent se présenter sous la forme d'un boulon que l'on visse à l'extrémité supérieure 8, afin d'empêcher ledit axe creux 6 de glisser de ladite pièce extérieure 5. Pour cela, il suffit par exemple que le diamètre dudit boulon soit plus grand que celui de ladite pièce extérieure 5. Afin d'améliorer le blocage, on peut également prévoir que ledit axe creux 6 présente un épaulement, de sorte que son diamètre au niveau de son extrémité supérieure 8, soit supérieur à celui de la pièce extérieure 5. Ainsi, ledit axe creux 6 sera bloqué en translation au-delà dudit épaulement. L'extrémité inférieure 10 dudit axe creux 6 peut présenter une 5 structure similaire à celle du corps allongé formant support pour un outil de gravure, divulgué dans le brevet EP-0.587.578 (SANDVIK). Ce document décrit un outil de gravure constitué d'un corps allongé présentant un logement intérieur délimité par une face cylindrique et une paroi inclinée longitudinale, ledit logement coopérant avec un baillant rapporté qui présente un corps 10 cylindrique limité par un méplat et qui peut s'emboîter dans le logement intérieur dudit corps allongé. En outre, ledit moteur électrique peut présenter une carcasse 11 dans laquelle sont enchâssés lesdits rotor 3 et stator 4. Les extrémités supérieure 8 et inférieure 10 de ladite pièce intérieure 6 du rotor 3 peuvent 15 également émerger toutes les deux de ladite pièce extérieure 5 et coopérer avec ladite carcasse 11 par l'intermédiaire de roulements 12, 13 situés au voisinage desdites extrémités 8, 10. Selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, ledit moteur est de type à courant continu, sans balai. Il est alimenté 20 en courant électrique par une liaison électrique 14 qui permet également de commander ledit moteur électrique. L'avantage des moteurs électriques à courant continu réside en ce qu'ils sont d'un emploi souple, autorisant facilement des variations de leur vitesse de rotation. L'invention concerne également une machine à graver 15 comprenant au moins une aire de travail 16 apte à recevoir un objet à graver ainsi qu'un support 17 pour une tête porte6outil 18. Une telle machine est illustrée à la figure 2. En outre, ladite machine comprend des moyens, non 30 représentés, pour positionner dans l'espace ledit outil 2, porté par ladite tête porte6outil 18, par rapport audit objet. Lesdits moyens de positionnement peuvent permettre de déplacer ladite tête porte-outil 18 et/ou ladite aire de travail 16 par rapport à une position de référence. De façon connue, les moyens de positionnement comprennent d'une part, des mécanismes pour déplacer ladite aire de travail 16 dans un 5 plan horizontal, et d'autre part, un mécanisme pour déplacer ladite tête porteoutil 18 verticalement, selon des coordonnées cartésiennes (abscisse x, ordonnée y, hauteur z). Il s'agira par exemple d'un chariot croisé, se déplaçant le long d'arbres de guidage, commandé par des vis, dans ledit plan horizontal. Alternativement, on peut prévoir que les moyens de 10 positionnement de ladite tête porte-outil 18 par rapport audit objet fonctionnent selon des coordonnées cylindriques (rayon r, angle 0 et hauteur z) Conformément à l'invention, ladite tête porte-outil 18 comprend un moteur électrique 1 tel que décrit précédemment, pour entraîner ledit outil 2 en rotation. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit moteur 1 est assujetti au moins indirectement à ladite tête porte-outil 18 par l'intermédiaire de moyens d'amortissement 19 dont la raideur est réglable, illustrés à la figure 3. Ainsi en particulier, lesdits moyens d'amortissement 19 20 comprennent une bague 20 sertie au moins indirectement au stator 4 dudit moteur 1 et solidaire du pied 22 d'une colonne 21 apte à coulisser verticalement. Lesdits moyens d'amortissement comprennent en outre des moyens pour guider et limiter la course de ladite colonne 21 ainsi qu'une lame de ressort 24 dont une extrémité 25 est assujettie à ladite tête porte-outil et 25 l'autre extrémité 26 est solidaire de la tête 23 de ladite colonne 21. Lesdits moyens d'amortissement 19 comprennent aussi des moyens 27 coopérant avec ladite lame de ressort 24 pour en faire varier la longueur libre d'osciller. Par exemple, lesdits moyens 27 pour faire varier la longueur libre d'osciller du ressort 24 se présentent sous la forme d'un curseur 30 déplaçable, par exemple manuellement, et qui maintient en appui ladite lame de ressort 24 entre un point d'appui correspondant à la position choisie du curseur 27 et l'extrémité 25 du ressort assujetti à ladite tête porte-outil 18. Entre ces deux points, ledit ressort 24 est immobilisé et ne peut pas osciller. Ainsi, en fonction de la position dudit curseur 27, la longueur libre d'osciller, située entre ledit point d'appui du curseur 27 et l'extrémité 26 du 5 ressort 24 assujettie à la tête 23 de ladite colonne 21, pourra varier. L'amplitude maximale des déplacements verticaux de ladite colonne 21 variera en conséquence. Pour assujettir ladite colonne 21 audit ressort 24, on peut prévoir, par exemple, de fixer l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une vis 10 coopérant avec un trou traversant à l'extrémité 26 dudit ressort et avec un taraudage situé au niveau de la tête 23 de ladite colonne 21. Selon l'invention, les moyens pour guider et limiter la course de ladite colonne peuvent se présenter sous la forme d'un alésage 28 prévu au niveau de la tête porte-outil 18, dont le diamètre correspond à celui de ladite 15 colonne 21. Pour limiter la course de ladite colonne 21, on peut prévoir au voisinage du pied 22 de ladite colonne 21 une zone 29 de diamètre réduit apte à coopérer avec une butée circulaire 30 de l'extrémité inférieure dudit alésage 28. Ainsi, ladite bague 20 est sertie audit moteur 1, au moins indirectement et elle est assujettie à ladite colonne 21. A son tour, ladite colonne 21 est fixée audit ressort 24, lui-même assujetti à la tête porte-outil 18 de ladite machine. Selon la longueur de ladite lame de ressort 24 libre d'osciller, 25 limitée par ledit curseur 27, l'amplitude maximale des mouvements verticaux de ladite colonne 21, dans ledit alésage 28, sera variable et limitée par la butée 30 dudit alésage 28. Le dispositif constitue donc simultanément un moyen de suspension et un moyen d'amortissement. Avantageusement, l'aire de travail 16 d'une machine à graver 30 15 est apte à permettre l'immobilisation dudit objet, au moins pendant les opérations de gravure. Naturellement, d'autres modes de mise en oeuvre, à la portée de l'homme de l'art, auraient pu encore être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Moteur électrique (1), destiné à entraîner en rotation un outil (2), notamment de gravure, comprenant au moins un rotor (3) et un stator (4), caractérisé en ce que ledit rotor (3), constitué de deux pièces tubulaires 5 coaxiales (5, 6) présente un logement longitudinal (7) apte à recevoir ledit outil (2), la première pièce tubulaire (5), placée extérieurement, apte à coopérer avec ledit stator (4) et la seconde pièce tubulaire (6), placée intérieurement, étant assujettie à ladite pièce extérieure (5) et définissant ledit logement (7) pour ledit outil (2). 2. Moteur électrique selon la revendication 1, dans lequel ladite pièce intérieure (6) se présente sous la forme d'un axe creux d'une longueur supérieure à celle de ladite pièce extérieure (5), au moins une extrémité (8) dudit axe creux (6) émergeant de ladite pièce extérieure (5) pour coopérer avec des moyens de blocage (9) par rapport à ladite pièce extérieure et l'autre 15 extrémité (10) de ladite pièce intérieure (6) étant apte à recevoir ledit outil (2). 3. Moteur électrique selon la revendication 1 ou 2, présentant en outre une carcasse (11) dans laquelle sont enchâssés lesdits rotor (3) et stator (4), les extrémités (8, 10) de ladite pièce intérieure (6) émergeant de ladite pièce extérieure (5) et coopérant avec ladite carcasse (11) par 20 l'intermédiaire de roulements (12, 13) situés au voisinage desdites extrémités (8, 10). 4. Moteur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit moteur étant de type à courant continu sans balai. 5. Machine à graver (15) comprenant au moins une aire de 25 travail (16) apte à recevoir un objet à graver, un support (17) pour une tête porte-outil (18), ainsi que des moyens pour positionner dans l'espace un outil (2) porté par ladite tête porte-outil (18) par rapport audit objet, ladite tête porteoutil (18) comprenant un moteur électrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes pour entraîner ledit outil (2) en rotation. 6. Machine à graver selon la revendication 5, dans laquelle ledit moteur (1) est assujetti au moins indirectement à ladite tête porte- outil (18) par l'intermédiaire de moyens d'amortissement (19) dont la raideur est réglable. 7. Machine à graver selon la revendication 6, dans laquelle lesdits moyens d'amortissement (19) comprennent: - une bague (20) sertie au moins indirectement au stator (4) dudit moteur (1) et solidaire du pied (22) d'une colonne (21) apte à coulisser verticalement, - des moyens (28, 29, 30) pour guider et limiter la course de ladite colonne (21), - une lame de ressort (24) dont une extrémité (25) est assujettie à ladite tête porte-outil (18) et l'autre extrémité (26) est solidaire de la tête (23) de ladite colonne (21), - des moyens (19, 27) coopérant avec ladite lame de ressort (24) pour en faire varier la longueur libre d'osciller. 8. Machine à graver selon la revendication 7, dans laquelle lesdits moyens pour guider et limiter la course de ladite colonne se présente sous la forme d'un alésage (28) prévu au niveau de ladite tête porte-outil (18), le pied (22) de ladite colonne (21) présentant une zone (29) de diamètre réduit apte à coopérer avec une butée circulaire (30) prévue à l'extrémité inférieure 20 dudit alésage (29). 9. Machine à graver selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans laquelle ladite aire de travail (16) est apte à permettre l'immobilisation dudit objet au moins pendant les opérations de gravure et dans laquelle lesdits moyens de positionnement de ladite tête porte- outil (18) par 25 rapport audit objet fonctionnent selon des coordonnées cylindriques.