Brevet FR2884161A1 — publié le 20061013

ARCHITECTURE DE MACHINE-OUTIL DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine de l'usinage et notamment à l'architecture des machines-outils permettant de répartir de façon optimisée les contraintes dues aux opérations d'usinage. DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR Il est classique dans l'art antérieur de retrouver des machines-outils adoptant une structure ouverte en "L" composée d'une table verticale de déplacement selon un ou plusieurs axes transversaux horizontaux d'un module d'usinage disposée perpendiculairement à un plan horizontal de support et/ou de déplacement d'une pièce à usiner. Cette structure ouverte dite en "L" voit les efforts et contraintes notamment d'usinage se répartir de façon à tendre à ouvrir l'angle formé par ledit "L" et à rassembler le maximum de contraintes dans la zone de liaison entre les deux plans ce qui tend à fatiguer et à déformer la structure de la machine-outil. Cette déformation est notamment due au fait que le module d'usinage est susceptible d'assurer un mouvement d'usinage perpendiculaire aux plans de mise en mouvement qui le porte. DESCRIPTION DE L'INVENTION Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches visant à répartir de façon différente les contraintes dues au fonctionnement d'une machine-outil d'usinage pour éviter les phénomènes de déformation et de fatigue. Un autre objectif de l'invention est de fournir une architecture simplifiée de machine-outil afin d'en diminuer le coût de fabrication et d'exploitation. Selon la caractéristique principale de l'invention, la machine-outil d'usinage du type de celle comprenant au moins un module d'usinage mettant en uvre au moins un - 2 outil, et au moins un module support accueillant au moins une pièce à usiner, est remarquable en ce qu'elle adopte un bâti dans lequel les éléments de support et de guidage du module d'usinage et les éléments de support et de guidage du module support se répartissent respectivement sur les surfaces extérieures de deux faces concourantes d'un parallélépipède théorique quelconque. Cette structure en coin formée par deux faces qui se coupent permet de répartir les efforts et contraintes notamment d'usinage de façon à tendre à fermer l'angle formé par ledit coin ce qui fatigue et déforme moins la structure de la machine-outil. En conséquence, la raideur du bâti de la machine-outil de l'invention est optimisée. Cette disposition peut adopter diverses positions spatiales sans pour autant sortir de l'invention. Ainsi, l'action par exemple d'alésage réalisée selon un axe de plongée parallèle à la face supportant le module d'usinage sur la pièce à usiner tend à fermer l'angle formé entre les deux faces du bâti du fait que le module assurant le support de la pièce est lui-même lié par des points situés à l'arrière du plan de déplacement du module d'usinage. Afin de simplifier l'exploitation d'une telle structure, l'angle formé par les deux faces concourantes 25 est droit. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les faces concourantes exploitées sont la face horizontale inférieure à laquelle vient se lier le module porte pièce et une face verticale supérieure à laquelle vient se lier le module d'usinage. Les moyens de guidage et de mise en mouvement du module porte pièce se trouvent alors sous les sous-ensembles fonctionnels destinés au fonctionnement des moyens de mise en mouvement du module d'usinage. La machine-outil de l'invention présente une structure particulièrement compacte nécessitant peu de surface au sol pour son - 3 fonctionnement. La machine-outil de l'invention adopte ainsi une architecture originale en proposant des moyens de support et de guidage du module porte pièce disposés à l'arrière du plan de déplacement du module d'usinage. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le module de support de la pièce est monté mobile en translation selon une direction perpendiculaire à celle du mouvement de plongée. La disposition décalée des moyens de guidage et de mise en mouvement du module support de pièce par rapport à la surface d'accueil de la pièce, fait que le plateau soutenant la pièce est suspendu par rapport à ladite face extérieure horizontale sans qu'aucun mécanisme ne se trouve sous le plateau porte-pièce ce qui évite que des moyens de guidage ou de mise en mouvement soient soumis à la projection de copeaux. L'absence de tout mécanisme de mise en mouvement définit sous la pièce un volume non utilisé qui peut être avantageusement exploité pour mieux récupérer les copeaux issus de l'opération d'usinage réalisée au-dessus en insérant par exemple un bac de récupération de forme adaptée. La mise en oeuvre d'un axe de translation pour le dispositif porte pièce permet de l'utiliser comme axe d'usinage. De plus, cette possibilité de mise en mouvement du dispositif porte-pièce va permettre de faire passer le plateau porte pièce d'une position accessible au module d'usinage pour les opérations d'usinage à une position accessible hors du poste d'usinage pour un moyen d'alimentation ou d'échange de pièce à usiner. Une telle machine-outil est compatible avec diverses possibilités d'alimentations de pièces comme: - le transfert sériel, -par portique ou par convoyeur, - par alimentation manuelle ou par robot, -en pièce libre au moyen d'un adaptateur ou d'une palette - 4 porte pièce. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'une machine-outil conforme à l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est un dessin schématique d'une vue de côté en coupe illustrant la disposition originale du bâti de la machine-outil de l'invention, la figure 2 est un dessin schématique d'une vue en perspective d'un mode de réalisation de la machine-outil 15 conforme à l'invention. DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Telle qu'illustrée sur le dessin de la figure 1, la machine-outil d'usinage référencée M est du type de celle comprenant un module d'usinage 100 mettant en oeuvre au moins un outil O, et un module support 200 accueillant au moins une pièce à usiner P. Cette machine-outil M adopte un bâti B dans lequel les éléments de support et de guidage 110 du module d'usinage 100 et les éléments de support et de guidage 210 du module support 200 se répartissent respectivement sur les surfaces extérieures de deux faces 310 et 320 concourantes d'un parallélépipède 300 théorique quelconque. Selon le mode de réalisation illustré et conformément à l'invention, l'angle formé par les deux faces 310 et 320 concourantes est droit et les faces exploitées sont la face horizontale inférieure et une face verticale supérieure. La mise en oeuvre d'une telle structure nécessite le 35 maintien d'un écart entre le sol et la surface extérieure accueillant les moyens de guidage du module porte-pièce. - 5 Cet écart est maintenu grâce à des appuis 410 et 420 assurant le support de la structure du bâti B de part et d'autre du module de support 200 de la pièce P de la face 320 sur laquelle sont installés les moyens de guidage 210. Comme illustrée, la machine-outil M de l'invention adopte une structure symétrique selon un plan vertical longitudinal. Cette symétrie associée à la disposition en coin où les moyens de support et de guidage du module porte-pièce se situent à l'arrière de la machineoutil M font que cette dernière présente une compacité et une rigidité optimisées. Pour solidariser les deux faces 310 et 320 du bâti B sans nécessiter la présence de l'ensemble des faces du parallélépipède 300, une ou plusieurs nervures 330 assurent la liaison avec le minimum de matière. Conformément à l'invention et selon le mode de réalisation illustré, l'axe de plongée référencé Z c'est à dire de mouvement vers la pièce P du ou des outils est parallèle à la face 310 accueillant les éléments de support et de guidage 110 du module d'usinage 100. Selon une autre caractéristique de l'invention, le module de support 200 de la pièce P est monté mobile en translation selon un axe, ici l'axe Y, perpendiculaire à celui du mouvement de plongée Z. Cette mobilité selon l'axe Y permet de faire passer le module support de pièce d'une position de travail illustrée par les deux figures à une position de transfert où la pièce peut être chargée et déchargée. Cette mobilité fournit également un axe supplémentaire pour la réalisation des usinages. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le module support 200 de la pièce P comprend un plateau support tournant 220 assurant la rotation de la pièce P selon un axe parallèle à l'axe de son mouvement en translation Y. Cette rotation offre de plus grandes possibilités en usinages. De plus, le - 6 parallélisme entre les axes de rotation et de translation a plusieurs avantages notamment d'éviter la présence d'un sous-ensemble mécanique de mise en mouvement sous la pièce. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ledit module d'usinage 100 comprend, agencée sur ladite face extérieure 310, des rails transversaux horizontaux 111 et 112 sur lequel se déplace selon l'axe X une table 113 supportant également des rails transversaux verticaux 114 et 115 pour guider le mouvement de translation du coulant porte-outil O selon l'axe Z vers la pièce P. Selon le mode de réalisation préféré illustré, le module d'usinage 100 de la machine-outil M de l'invention adopte une configuration de coulant où l'outil O est installé à l'extrémité d'une électro-broche supportée par un coulant qui est mobile en translation selon les axes X et Z. La mobilité selon deux axes du module d'usinage permet, en addition de son exploitation dans le cadre des opérations d'usinage proprement dites, de participer à des opérations d'échange d'outils avec un magasin dont un mode de réalisation est illustré en figure 2. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ledit plateau tournant 220 accueille un plateau d'accueil 230 offrant une surface plane d'accueil 231 de la pièce P, parallèle à l'axe de rotation dudit plateau tournant 220. Cette disposition permet d'orienter les principales contraintes dues à l'usinage vers la face extérieure 320 et donc de tendre à fermer la structure en coin. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse non illustré, ledit plateau tournant accueille directement la pièce associée ou non à un montage d'usinage. En effet, le module porte-pièce 200 est monté mobile en translation selon l'axe Y sur deux rails 211 et 212 - 7 horizontaux longitudinaux fixés sur la surface extérieure de la face 320. Comme illustré, le module portepièce 200 assurant la mise en mouvement en translation et en rotation selon l'axe Y du plateau d'accueil 230, est suspendu à ces deux rails 211 et 212 par des moyens d'accrochage 213 et 214. Cette disposition assure au niveau desdits points d'accrochage 213 et 214 non seulement un porte-àfaux constant quelle que soit la position linéaire selon l'axe Y adoptée par le module porte-pièce 200, mais également la transmission vers la face 320 des contraintes principales dues à l'usinage notamment celles apparaissant lorsque le module d'usinage réalise un mouvement d'usinage selon l'axe Z vers la pièce P. On comprend que la machine-outil, qui vient d'être ci-dessus décrite et représentée, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ainsi par exemple, une telle architecture de machine-outil permet de proposer un grand choix dans la motorisation des sous-ensembles mobiles. Selon une caractéristique de l'invention, au moins un sous-ensemble mobile 100 ou 200 est mis en mouvement au moyen de moteurs linéaires. De plus, en partageant ou en dédoublant les modules ou certaines parties des modules, la machine-outil de l'invention peut accueillir plusieurs pièces et/ou mettre en oeuvre simultanément plusieurs outils. 25 30 REVENDICATIONS 1. Machine-outil d'usinage (M) du type de celle comprenant au moins un module d'usinage (100) mettant en oeuvre au moins un outil (0), et au moins un module support (200) accueillant au moins une pièce à usiner (P), CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QU'elle adopte un bâti (B) dans lequel les éléments de support et de guidage (110) du module d'usinage (100) et les éléments de support et de guidage (210) du module support (200) se répartissent respectivement sur les surfaces extérieures de deux faces concourantes (310 et 320) d'un parallélépipède (300) théorique quelconque. 2. Machine-outil d'usinage (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE l'angle formé par les deux faces concourantes (310 et 320) est droit. 3. Machine-outil d'usinage (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE les faces concourantes exploitées sont la face horizontale inférieure (320) à laquelle vient se lier le module porte pièce (200) et une face verticale supérieure (310) à laquelle vient se lier le module d'usinage (100). 4. Machine-outil d'usinage (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE l'axe de plongée (Z), c'est à dire de mouvement vers la pièce (P) du ou des outils (0) est parallèle à la face (310) accueillant les éléments de support et de guidage (110) du module d'usinage (100). 5. Machine-outil d'usinage (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE le module de support (200) de la pièce (P) est monté mobile en translation selon une direction (Y) perpendiculaire à celle du mouvement de plongée (Z). 6. Machine-outil d'usinage (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE le module support (200) de la pièce (P) comprend un plateau support tournant (220) - 9 assurant la rotation de la pièce (P) selon un axe parallèle à l'axe de son mouvement en translation (Y). 7. Machine-outil (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit module d'usinage (100) comprend, agencés sur ladite face extérieure (310), des rails transversaux (111, 112) sur lequel se déplace un sous-ensemble (113) assurant la mise en mouvement de l'outil (0) vers la pièce (P). 8. Machine-outil (M) selon la revendication 6, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit plateau tournant (220) accueille un plateau d'accueil (230) offrant une surface plane d'accueil (231) de la pièce (P) parallèle à l'axe de rotation (Y) dudit plateau tournant (220). 9. Machine-outil (M) selon la revendication 6, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit plateau tournant (220) accueille directement la pièce (P). 10. Machine-outil (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE au moins un sous-ensemble mobile (100 ou 200) est mis en mouvement au moyen de moteurs linéaires.