Brevet FR2907355A1 — publié le 20080425

MACHINE-OUTIL DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine des machines-outils et notamment à l'architecture de ces 5 dernières. DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR La demanderesse a constaté plusieurs inconvénients dans les architectures actuelles de machines-outils, parmi ceux-ci . 10 - les machines-outils mettant en œuvre une poupée porte électrobroche n'offrent pas beaucoup de possibilités d'accès à l'arrière de l'électrobroche pour les opérations d'installation, de manutention et d'entretien, - sur une grande structure, le positionnement de 15 l'axe de l'électrobroche par rapport au bâti porte-pièce requiert la réalisation d'usinages et des opérations de réglage complexes et coûteux, - lorsque la structure ou une partie de la structure est mise en mouvement par des paires de moteurs linéaires, 20 l'effet "gantry" portique doit être géré, - les rideaux de séparation entre le poste d'usinage et le poste d'entraînement de la machine-outil présentent une architecture complexe pour suivre les mouvements du module porte-outil selon trois axes, ces rideaux requérant 25 un volume libre dans l'architecture de la machine-outil, - etc... DESCRIPTION DE L'INVENTION Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches qui ont abouti à la conception d'une 30 nouvelle architecture de machine-outil permettant de résoudre notamment les inconvénients constatés. La machine-outil de l'invention est du type de celle comprenant un poste d'usinage et un poste d'entraînement d'au moins un module porte-outil assurant les opérations 35 d'usinage à l'intérieur du poste d'usinage, - ledit poste d'usinage comprenant un sous-ensemble 2907355 - 2 supportant au moins une pièce à usiner, - le poste d'entraînement comprenant : - une électrobroche constituant le module porte-outil, - une poupée qui, portant ladite électrobroche, se déplace perpendiculairement à l'axe de rotation de l'électrobroche selon un premier axe dans un premier plan vertical de déplacement, - un portique qui, se déplaçant selon un deuxième axe perpendiculaire au premier dans un autre plan vertical de déplacement parallèle au premier, comporte une paire de rails guidant en translation la poupée selon un axe vertical, - une console liée au bâti de la machine-outil portant des rails transversaux de guidage sur lesquels se déplace ledit portique en translation horizontale, un tablier de protection qui, suivant les mouvements du module porte-outil, sépare le poste d'usinage du poste d'entraînement. Conformément à l'invention, cette machine-outil est remarquable en ce que - la liaison entre le portique et lesdits rails transversaux portés par ladite console se situe au niveau de la partie basse dudit portique, la partie haute étant libre de tout élément de guidage ou d'entraînement de sorte que lorsque le mouvement de la poupée positionne l'électrobroche en partie haute de portique, l'arrière de ladite électrobroche devient accessible pour des opérations d'installation, de manutention et d'entretien, - les rails transversaux de guidage de la translation du portique sont inscrits dans des plans verticaux et horizontaux différents, - l'entraînement en translation selon un mouvement horizontal transversal est réalisé par un seul moteur linéaire intercalé entre lesdits rails transversaux. Cette caractéristique permet de mieux répartir les 5 10 15 20 25 30 35 2907355 - 3 - contraintes d'un guidage situé en partie basse du portique mobile. De plus, un seul moteur linéaire permettant d'éviter la gestion de l'effet "gantry" connu lorsque deux moteurs linéaires sont utilisés. Le décalage entre les rails permet non seulement une meilleure répartition des contraintes mais également de créer l'espace nécessaire à l'implantation d'un bloc secondaire de moteur linéaire. Selon un choix technologique, la machine-outil de l'invention met en mouvement en translation le module porte-outil selon deux axes de mouvement, un troisième axe de mouvement perpendiculaires aux deux premiers étant mis en oeuvre par le sous-ensemble supportant la pièce. Selon une autre caractéristique, ladite console est préformée de trois surfaces planes parallèles qui accueillent pour celle située entre les deux autres, le bloc secondaire dudit moteur linéaire et pour les deux autres chacune un rail transversal de guidage. L'utilisation de trois surfaces planes parallèles permet de faciliter la réalisation des usinages nécessaires à la fabrication de ladite console et donc d'en diminuer le coût. Une autre caractéristique particulièrement avantageuse de la machine-outil de l'invention concerne, le positionnement des plans de déplacement du portique et de la poupée en regard du reste du bâti de la machine-outil notamment en regard du banc supportant le sous-ensemble mobile portepièce qui met en mouvement la pièce selon un axe parallèle à l'axe de rotation de l'outil. En effet, selon un choix technologique particulièrement judicieux, la console assurant le support du portique et de la poupée porte électrobroche est équipée d'un point de pivotement par rapport au reste du bâti définissant un axe de rotation sensiblement vertical, ladite console comprenant également un moyen de mise en mouvement susceptible de positionner angulairement ladite console et l'ensemble qu'elle supporte par rapport à son axe de 2907355 - 4 rotation vertical de façon à régler le positionnement angulaire de l'ensemble supporté par rapport au sous-ensemble porte-pièce. Cette caractéristique rend séparables les différents 5 sous-ensembles fonctionnels constituant la structure de la machine. En outre, elle évite la réalisation d'un usinage très précis pour les surfaces en contact entre la console et le bâti. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse, ledit sous-ensemble assurant le support de la 10 pièce à usiner se déplace le long de rails longitudinaux solidaires d'un banc à une extrémité duquel est positionnée ladite console. En outre, l'extrémité du banc supportant ladite console est préformée d'une surface plane horizontale coopérant avec une surface plane 15 correspondante ménagée sur la console de façon à autoriser un déplacement plan sur plan entre la console et ledit banc lors de sa rotation autour de son axe de pivotement à des fins de réglage angulaire. La demanderesse a également mené des recherches pour 20 assurer dans les meilleures conditions la séparation entre le poste d'usinage et le poste d'entraînement de la machine-outil. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ledit tablier de protection assurant la séparation entre le poste d'usinage et le 25 poste d'entraînement en suivant les mouvements du module porte-outil est constitué par . - un rideau mobile traversé par le module porte-outil et se déplaçant selon un premier axe à l'intérieur d'un encadrement guidant le déplacement dudit rideau et pourvu 30 de part et d'autre du chemin de déplacement de plaques fixes par rapport audit encadrement, l'encadrement, le rideau et les plaques formant un premier panneau mobile selon un deuxième axe perpendiculaire au premier, - un deuxième panneau mobile selon ledit deuxième axe et 35 qui, comprend ménagée sur sa partie centrale une première fenêtre, fermée par ledit premier panneau mobile, 2907355 - 5 - un cadre fixe définissant une deuxième fenêtre fermée par ledit deuxième panneau mobile et par ledit premier panneau mobile y associé, - des pantographes dont une première extrémité est 5 solidaire du cadre fixe et une deuxième extrémité est solidaire dudit encadrement, les points d'articulations intermédiaires étant liés audit deuxième panneau mobile. Cette structure de rideau de séparation est particulièrement adaptée en ce que les éléments mobiles 10 qui le constituent, ne viennent pas en conflit avec la partie du bâti située au-dessous et devant l'électrobroche. En effet, la présence d'un module porte-pièce face au module de mise en mouvement, module se déplaçant sur un bâti soutenant le module de mise en 15 mouvement constitue un obstacle à des éléments mobiles verticaux transversaux susceptibles de suivre les mouvements de la poupée. Cet inconvénient est résolu par la structure du rideau. Les concepts fondamentaux de l'invention venant 20 d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement a la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, un mode de 25 réalisation d'une machine-outil conforme à l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est un dessin schématique d'une vue de dessus d'un mode de réalisation d'une machine-outil conforme à l'invention dont on a retiré l'enceinte de 30 protection, La figure 2 est un dessin schématique d'une vue de côté de l'architecture du poste d'entraînement de la machine-outil illustrée en figure 1, La figure 3 est un dessin schématique d'une vue en 35 perspective d'un mode de réalisation du bâti accueillant le poste d'entraînement, 2907355 - 6 - La figure 4 est un dessin schématique d'une vue de dessus illustrant la liaison entre ledit bâti et le poste d'entraînement, La figure 5 est un dessin schématique d'une vue en 5 perpective arrière d'un mode de réalisation conforme à l'invention du tablier de séparation entre le poste d'entraînement et le poste d'usinage, la figure 6 est un dessin schématique d'une vue en perspective avant du tablier de la figure 5, 10 Les figures 7a, 7b, 7c et 7d illustrent plusieurs éléments constitutifs dudit tablier. DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Tel qu'illustré sur le dessin de la figure 1, la machine-outil référencée M dans son ensemble est du type 15 de celle comprenant un poste d'usinage 100 et un poste d'entraînement 200 d'au moins un module porte-outil 110 assurant les opérations d'usinage à l'intérieur du poste d'usinage 100. Ledit poste d'usinage 100 comprend un sous-ensemble 20 300 supportant ou moins une pièce à usiner (non illustrée). En outre, un tablier de protection 400 traversé par le module porte-outil 110 sépare le poste d'usinage 100 du poste d'entraînement 200. Selon le mode de réalisation 25 illustré, la machine-outil M comporte en outre, à l'arrière du poste d'entraînement, un poste de logistique et de commande 500 comprenant les commandes numériques, les sous-ensembles d'alimentation, de refroidissement, etc...Ce poste de logistique et de commande 500 ne 30 requiert pas des critères de positionnement très précis avec le reste de la machine-outil et forme un module indépendant des autres. Comme illustré plus en détail sur le dessin de la figure 2, le poste d'entraînement 200 comprend une 35 électrobroche constituant le module porte-outil 110 et portée par une poupée 210 se déplaçant selon un premier 2907355 - 7 axe Y dans un plan vertical défini par les axes X et Y de déplacement sur un portique 220 se déplaçant selon un deuxième axe X perpendiculaire au premier dans un autre plan vertical de déplacement parallèle au premier. Ledit 5 portique 220 porte une paire de rails guidant en translation la poupée 210 selon un axe vertical et coopère avec des rails transversaux 231 et 232 de guidage en translation horizontale liés à une console 230 solidaire du bâti de la machine-outil M. 10 Comme illustrée et conformément à l'invention, la liaison entre le portique 220 et lesdits rails transversaux 231 et 232 se situe au niveau de la partie basse dudit portique 220, la tout élément de guidage ou lorsque le mouvement de partie haute étant libre de d'entraînement de sorte que la poupée 210 positionne haute de portique 220, 110 devient accessible à 200 pour des opérations l'électrobroche 110 en partie l'arrière de ladite électrobroche partir du poste d'entraînement 15 20 d'installation, de manutention et d'entretien. Pour ce faire, la partie haute du portique est ajourée d'au moins une fenêtre sise entre les rails verticaux et autorisant l'accès à l'arrière de la poupée 210 à partir de l'arrière du portique 220. Selon le mode de réalisation illustré, le portique 220 comprend, sur la partie avant, une surface 25 d'accueil 221 des moyens de guidage et de mise en mouvement de ladite poupée 210 et, sur sa partie arrière, des patins 222 et 223 venant glisser sur les rails 231 et 232. Comme illustrés, ladite console 230 ainsi que le dit portique 220 sont préformés de façon à ce que les deux 30 rails de guidage 231 et 232 soient décalés aussi bien verticalement qu'horizontalement. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, l'entraînement en translation selon un mouvement horizontal transversal c'est à dire ici 35 selon l'axe X est réalisé par un seul moteur linéaire disposé verticalement et dans un plan vertical de 5 10 15 20 25 30 35 2907355 -8- déplacement intercalé entre les deux plans verticaux de déplacement définis par les rails transversaux 231 et 232. Selon le mode de réalisation illustré, ladite console 230 présente trois plans verticaux décalés accueillant respectivement un premier rail 232, le bloc secondaire du moteur linéaire 233 et le deuxième rail 231. La réalisation de surfaces parallèles pour accueillir les rails et le bloc secondaire du moteur linéaire simplifie la réalisation de la console 230. Conformément à l'invention, la machine-outil M de l'invention adopte une structure en plusieurs modules simplifiant grandement la réalisation des surfaces de référence. Selon le mode de réalisation proposé par les figures jointes, le poste d'entraînement de la poupée 210 qui adopte une disposition générale verticale et qui forme un premier module, est associé au banc 600 accueillant le sous-ensemble porte pièce mobile 300 qui forme un autre module par des moyens de mise en position et de maintien en position. Comme illustré par les dessins des figures 3 et 4, la console 230 assurant le support du portique 220 et de la poupée 210 présente un axe de pivotement sensiblement vertical et référencé A par rapport au reste du bâti constitué par ledit banc 600 à une de ses extrémités, un autre point B de ladite console 230 comprenant un moyen de mise en mouvement susceptible de positionner angulairement ladite console 230 et en conséquence l'ensemble du poste d'entraînement 200 par rapport à son axe de rotation A c'est à dire selon l'axe Y. Cette possibilité de positionnement angulaire évite l'obligation d'usinages complexes requérant le respect de contraintes de perpendicularité entre les axes surfaces d'appui et de guidage selon les axes X, Y et Z. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse, le moyen de mise en mouvement situé au point B est constitué par un système amovible de came (non illustré) présentant une surface excentrique de quelques 5 10 15 20 25 30 35 2907355 - 9 -dixièmes de millièmes et qui, par rotation au niveau du point B, assure le déplacement relatif d'un module par rapport à l'autre avec précision et raideur. Une fois la bonne position atteinte, le système à came est retiré et la console 230 est fixée au banc 600. La mise en géométrie de la machine est donc réalisée par un système particulièrement simple et facile d'utilisation. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, ledit sous-ensemble 300 assurant le support de la pièce, se déplace le long de rails longitudinaux 610 et 620 et solidaires dudit banc 600 à une extrémité duquel est positionnée ladite console 230. Afin de mettre en mouvement ledit sous-ensemble 300, les moyens de guidage sont associés à des moyens de mise en mouvement constitués par des moteurs linéaires dont un bloc secondaire 630 et 640 jouxte chaque rail 610 et 620. Selon le mode de réalisation illustré, ledit banc 600 est préformé longitudinalement sur sa partie centrale d'un évidement 650 de réception et d'évacuation des copeaux issus de l'opération d'usinage. Afin de protéger le poste d'entraînement 200 de la projection desdits copeaux issus du poste d'usinage 100, la demanderesse a imaginé un tablier de séparation 400 particulièrement optimisé. Selon l'invention et comme illustré par les figures 5, 6 et 7, ledit tablier de protection 400 assurant la séparation du poste d'usinage 100 par rapport au poste d'entraînement 200 est formé par l'association d'un rideau suivant les mouvements de l'organe mobile selon un premier axe Y et traversé par ce dernier d'une part, avec un empilement de panneaux venant par déplacement direct ou indirect selon un deuxième axe X fermer une fenêtre de déplacement de l'organe porte-outil d'autre part. Ce tablier de protection 400 est constitué par : - un rideau mobile 434 traversé par le module porte-outil 110 et se déplaçant selon un premier axe Y à l'intérieur 5 10 15 20 25 30 2907355 - 10 - d'un encadrement 431 guidant le déplacement dudit rideau 434 et pourvu de part et d'autre du chemin de déplacement de plaques fixes 432, 433 par rapport audit encadrement 431, l'encadrement 431, le rideau 434 et les plaques 432, 433 formant un premier panneau mobile 430 selon un deuxième axe X perpendiculaire au premier Y, - un deuxième panneau mobile 420 selon ledit deuxième axe X et qui, comprend ménagée sur sa partie centrale une première fenêtre 421, fermée par ledit premier panneau mobile, - un cadre fixe 410 définissant une deuxième fenêtre 411 fermée par ledit deuxième panneau mobile 420 et par ledit premier panneau mobile 430 y associé, - des pantographes 440 dont une première extrémité est solidaire du cadre fixe 410 et une deuxième extrémité est solidaire dudit encadrement 431, les points d'articulations intermédiaires étant liés audit deuxième panneau mobile 420. L'association d'un système à panneaux reliés par pantographes pour l'axe X à un système à rideau glissant et relativement souple à l'intérieur d'un desdits panneaux pour l'axe Y , constitue une solution non seulement simple et économiquement intéressante mais évite de plus, la présence de zones "mortes" en bordures supérieures et inférieures de la zone balayée par le module porte-outil dont la surface maximale est définie par la fenêtre fixe. On comprend que la machine-outil a été ci-dessus décrite et représentée en vue d'une divulgation de l'invention plutôt que d'une limitation notamment due aux termes employés. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 35 REVENDICATIONS 1. Machine-outil (M) du type de celle comprenant un poste d'usinage (100) et un poste d'entraînement (200) d'au moins un module porte-outil (110) assurant les opérations d'usinage à l'intérieur du poste d'usinage (200), - ledit poste d'usinage (100) comprenant un sous- ensemble (300) supportant au moins une pièce à usiner, - le poste d'entraînement (200) comprenant : - une électrobroche constituant le module porte-outil (110), - une poupée (210) qui, portant ladite électrobroche, se déplace perpendiculairement à l'axe de rotation (Z) de l'électrobroche selon un premier axe (Y) dans un premier plan vertical de déplacement, - un portique (220) qui, se déplaçant selon un deuxième axe (X) perpendiculaire au premier (Y) dans un autre plan vertical de déplacement parallèle au premier, comporte une paire de rails guidant en translation la 20 poupée (210) selon ledit premier axe (Y), - une console (230) liée au bâti de la machine-outil (M) portant des rails transversaux (231 et 232) de guidage sur lesquels se déplace ledit portique (220) en translation horizontale, 25 - un tablier de protection (400) qui, suivant les mouvements du module porte-outil (110), sépare le poste d'usinage (100) du poste d'entraînement (200), CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE - la liaison entre le portique (220) et lesdits rails 30 transversaux (231 et 232) portés par ladite console se situe au niveau de la partie basse dudit portique (220), la partie haute étant libre de tout élément de guidage ou d'entraînement de sorte que lorsque le mouvement de la poupée (210) positionne l'électrobroche en partie haute de 35 portique (220), l'arrière de ladite électrobroche devient accessible pour des opérations d'installation, de 15 5 10 20 25 30 35 2907355 - 12 - manutention et d'entretien, - les rails transversaux (231 et 232) de guidage de la translation du portique sont inscrits dans des plans verticaux et horizontaux différents, - l'entraînement en translation selon un mouvement horizontal transversal est réalisé par un seul moteur linéaire (233) intercalé entre lesdits rails transversaux (231 et 232). 2. Machine-outil (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE la console (230) assurant le support du portique (220) et de la poupée (210) porte électrobroche est équipée d'un point de pivotement (A) par rapport au reste du bâti définissant un axe de rotation sensiblement vertical, ladite console (230) comprenant également un moyen de mise en mouvement susceptible de positionner angulairement ladite console (230) et l'ensemble qu'elle supporte par rapport à son axe de rotation vertical (A) de façon à régler le positionnement angulaire de l'ensemble supporté par rapport au sous-ensemble porte-pièce (300). 3. Machine-outil (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit sous-ensemble (300) assurant le support de la pièce à usiner se déplace le long de rails longitudinaux (610 et 620) solidaires d'un banc (600) à une extrémité duquel est positionné ladite console (230). 4. Machine-outil (M) selon la revendication 3, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE l'extrémité du banc (600) supportant ladite console (230) est préformée d'une surface plane horizontale coopérant avec une surface plane correspondante ménagée sur la console (230) de façon à autoriser un déplacement plan sur plan entre la console (230) et ledit banc (600) lors de sa rotation autour de son axe de pivotement (A) à des fins de réglage angulaire. 5. Machine-outil (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ladite console (230) est 2907355 - 13 - préformée de trois surfaces planes parallèles qui accueillent pour celle située entre les deux autres, le bloc secondaire (233) dudit moteur linéaire et pour les deux autres chacune un rail transversal de guidage. 5 6. Machine-outil (M) selon la revendication 5, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE lesdites surfaces planes sont verticales. 7. Machine-outil (M) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉE PAR LE FAIT QUE ledit tablier de protection 10 (400) assure la séparation entre le poste d'usinage (100) et le poste d'entraînement (200) en suivant les mouvements du module porte-outil (110) est constitué par : - un rideau mobile (434) traversé par le module porte-outil (110) et se déplaçant selon un premier axe (Y) à l'intérieur d'un encadrement (431) guidant le déplacement dudit rideau (434) et pourvu de part et d'autre du chemin de déplacement de plaques fixes (432, 433) par rapport audit encadrement (431), l'encadrement (431), le rideau (434) et les plaques (432, 433) formant un premier panneau mobile (430) selon un deuxième axe (X) perpendiculaire au premier (Y), - un deuxième panneau mobile (420) selon ledit deuxième axe (X) et qui, comprend ménagée sur sa partie centrale une première fenêtre (421), fermée par ledit premier 25 panneau mobile, - un cadre fixe (410) définissant une deuxième fenêtre (411) fermée par ledit deuxième panneau mobile (420) et par ledit premier panneau mobile (430) y associé, - des pantographes (440) dont une première extrémité est 30 solidaire du cadre fixe (410) et une deuxième extrémité est solidaire dudit encadrement (431), les points d'articulations intermédiaires étant liés audit deuxième panneau mobile (420). 15 20 35