Brevet FR2960171A1 — publié le 20111125

Le dispositif représenté par la figure (1) objet de l'invention concerne un équipement d'usinage sur les 2 faces tronçonnées de pièces issues de barres. L'unité de translation ou pousse barre (2) associée à un module 25 de tronçonnage (7) permet d'amener directement le lopin tronçonné (9) via un étau mobile (8) de déplacement longitudinal dans les mors d'un diviseur (12) tournant autour d'un axe horizontal perpendiculaire à l'axe longitudinal de la barre (5), placé sous la broche 30 verticale (10) d'un centre d'usinage pour le parachèvement des 2 tranches de ce lopin (9) en une seule opération d'usinage. 35 Le dispositif objet de l'invention permet d'usiner en une seule opération les 2 faces tronçonnées (15) et (16) à partir de la barre (5) Ces barres peuvent être de différentes tailles, 40 pleines ou creuses, de tout type de matériau : métallique, acier, titane, composite, aluminium, cuivre, plastique ou bois. Dans la suite du descriptif, on utilisera le 45 terme pièce sachant qu'il peut s'agir d'un lopin, issu d'un profilé plein ou creux ou issu d'une barre de toute section et de toute matière. De même on utilisera le terme usinage sachant 50 qu'il s'agit de parachèvement, par exemple d'enlèvement de matière qui peut être obtenu aussi par d'autres modes que l'usinage par enlèvement de copeaux, comme la découpe laser, la découpe par jet d'eau ou le poinçonnage. Pour cette raison, il faut considérer 55 l'outil (11) représenté au bout de la broche (10) comme un exemple à titre illustratif et non comme une solution limitée à l'usinage par enlèvement de copeaux. Pour cette raison la broche (10) sera désignée indifféremment par broche principale ou broche 60 d'usinage ou broche. Dans les procédés actuels, l'usinage de pièces 65 sur les 2 faces tronçonnées doit se faire au minimum en 2 opérations d'usinage. La première opération couramment utilisée consiste à découper la barre ou le profilé en petits morceaux, appelés lopins. 70 Cette coupe est souvent réalisée par des machines dédiées à cette opération, de type tronçonneuse. La seconde opération d'usinage consiste à placer chaque lopin manuellement ou par l'intermédiaire d'un robot sur un centre d'usinage de type palettisé à 3, 4 75 axes ou 5 axes, ou sur une machine spéciale à carrousel pour usiner une face tronçonnée puis l'autre face. Ces solutions d'usinage ont plusieurs inconvénients. 80 Elles peuvent nécessiter un engagement opérateur important pour charger et décharger manuellement le centre d'usinage palettisé après tronçonnage de la barre en lopins. Dans le cas de solutions automatisées par robot, 85 le coût du matériel et des outillages nécessitent souvent des investissements lourds qui ne sont amortis que pour des séries importantes. De plus, le manque de flexibilité de ces solutions les dédie souvent à une pièce spécifique. La durée importante des changements 90 de série confine ces équipements à la production de grandes séries. L'objet de cette invention est d'usiner chaque tranche (15) et (16) des pièces issues de profilés en 95 une seule opération avec un engagement opérateur réduit sur une machine simple au lieu de deux opérations pour les solutions actuelles. Le faible coût des outillages conjugué à la 100 rapidité de la durée de changement de série en fait un équipement adapté pour les grandes séries ainsi que les moyennes séries répétitives. 105 Les dessins annexés illustrent l'invention : - La figure 1 représente un schéma du dispositif de l'invention 110 - La figure 2 représente les faces qui peuvent être usinées - La figure 3 représente la possibilité de remplacer le module de tronçonnage par la broche principale (20) 115 équipée d'une fraise scie. - La figure 4 représente une possibilité d'implanter cette solution dans un centre d'usinage à broche verticale existant - La figure 5 représente l'amenée de la barre (5) dans la lunette (6) - La figure 6 représente le tronçonnage de cette barre 125 en cours. Elle représente aussi la broche principale (10) en train d'usiner une face du lopin en temps masqué. - La figure 7 représente l'étau mobile (8) en train de 130 transporter le lopin depuis la zone de tronçonnage vers le diviseur (12). - La figure 8 représente l'étau mobile (8) en train de transporter le lopin depuis la zone de tronçonnage 135 vers les mors ouverts (14) du diviseur (12) 120 - La figure 9 représente l'étau mobile (8) lorsqu'il est arrivé au droit de la broche (12). Les mors (14) de la broche (12) se referment et maintiennent alors 140 le lopin (9). Sur les figures (1) à (7), les mors (14) du diviseur (12) ne sont pas représentés ; la pièce (9) est 145 représentée dans différentes positions. En référence à ces figures le dispositif comporte: - un bâti (1) guidant une unité de translation (2), une 150 lunette (6), un étau mobile de déplacement longitudinal (8) et le diviseur (12) d'axe horizontal perpendiculaire à l'axe de la barre (5) L'unité de translation (2) permet de pousser la barre (5) : 155 - par simple appui (3) entre l'unité de translation (2) et la barre (5) - par un pince barre (4) (non représenté) lorsqu'il est nécessaire de stopper la barre (5) en fin de course. Ce pince barre rend solidaire l'unité (2) 160 et la barre (5). Cet ensemble (2) sera appelé pousse barre (2). La lunette (6) joue le rôle de guide barre pendant le cycle d'avance de la barre (5), peut aussi avoir la fonction de maintien de la barre (5) à l'aide de mors 165 poussés par des vérins (non représentés) durant l'opération de tronçonnage. Le pousse barre (2) comme l'étau mobile (8) pourront 170 avoir une course réglée par un déplacement numérisé ou par des butées. Suivant la précision de coupe nécessaire, la fonction pince barres (4) ne sera pas forcément nécessaire. L'étau mobile (8) pourra être équipé de mors permettant de maintenir le lopin pendant le tronçonnage puis lors de l'amenée du lopin vers le diviseur (12) - un module de tronçonnage (7) fixé sur le centre 180 d'usinage. Le module de tronçonnage est représenté à déplacement vertical (figure 1) mais il pourra aussi être horizontal ou à translation circulaire suivant les typologies de pièces à tronçonner. 185 Ce module scie peut éventuellement être remplacé par la broche principale (20) de la machine si le support de cette broche peut tourner autour d'un axe horizontal perpendiculaire à l'axe longitudinal de la barre (5), voir figure (3) qui représente aussi la barre (5) avant 190 tronçonnage. Le diviseur (12) comporte des mors (14) qui maintiennent le lopin à usiner (9). Ces mors sont guidés dans la broche de ce diviseur et poussés par des vérins. La 195 broche du diviseur tourne autour d'un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal de la barre (5) et peut occuper des positions angulaires fixes ou commandées numériquement par codeur. Dans la suite du descriptif on désignera l'ensemble broche du diviseur 200 (12) et mors de diviseur par le terme mors du diviseur (12) Il est à noter (figure 2) qu'il n'est pas seulement possible d'usiner que les faces (15) et (16). 205 Il est aussi possible d'usiner les faces (17) et (18) figure (2). La face (17) étant la première face possible à usiner puisqu'elle est présentée à la broche verticale (10) dès que l'étau mobile (8) a apporté le lopin à usiner (9) au niveau du diviseur (12) et que les mors 210 (14) de ce diviseur maintiennent ce lopin en position. La géométrie des mors (14) permettra d'usiner certaines parties des faces (17) et (18). De manière générale il est possible d'usiner toutes les faces et positions angulaires présentées à la broche principale (10) grâce à la rotation des mors du diviseur (12) Il est à noter que cette solution peut être mise en oeuvre en combinant de différentes façons les 5 éléments 220 suivants : - un bâti (1) avec son dispositif d'avance barre (2) et de guide barre (6)(lunette) - le module de tronçonnage (7) - l'étau mobile (8) 225 - le diviseur (12) - la broche verticale (10) La figure 1 représente une solution où ces éléments sont combinés ensemble dès la construction de la machine, c'est à dire si la machine est construite spécifiquement 230 pour cette application. Il peut être possible de construire la machine en combinant plusieurs modules. La figure 4 représente la possibilité de combiner les 3 modules suivants : 235 - d'une part le module de tronçonnage (7) et le bâti (13) du dispositif d'avance barre (2) et de guide barre (6) - d'autre part un centre d'usinage classique (19) à broche verticale (10), dans lequel est ajouté l'étau 240 mobile (8), son guidage en translation (18) et le diviseur (12) Le cycle d'usinage d'une pièce est le suivant : D'abord une barre (5) est placée entre le pousse barre 245 (2) et la lunette (6). Suivant les solutions retenues, cette barre (5) sera maintenue par une goulotte ou par des rouleaux (21) ou toute autre solution assurant la même fonction, représentés sur la figure 5. 250 Ensuite la barre (5) est entrainée par le pousse barre (2) dans la lunette (6) jusqu'à l'étau mobile (8). Le déplacement horizontal de la barre est lié à la longueur du lopin à tronçonner (9.). Ce mouvement de pas à pas du pousse barre (2) est obtenu par exemple par un vérin électrique ou pneumatique ou par une solution de type vis à billes couplée à un codeur numérique ou par d'autres solutions suivant la précision de coupe recherchée. (Voir figure 3) Le lopin (9) est ensuite tronçonné par le module de 260 tronçonnage (7) ou par la broche principale (20) si sa cinématique le permet, voir figure 6. Ensuite l'étau mobile (8) emmène le lopin (9) dans les mors (14) ouverts du diviseur (12), voir figure 8. Quand l'étau mobile (8) a amené le lopin (9) dans la zone 265 d'usinage, alors les mors (14) se referment, voir figure 9. Il est à noter que la cinématique de l'étau mobile (8) peut être simple. Son mouvement de translation peut être assuré par un simple vérin linéaire du commerce avec 2 270 butées : une butée sous le module de tronçonnage et une butée au droit du diviseur (12) La figure 7 représente le lopin en cours de translation depuis la zone de tronçonnage vers le diviseur (12), pendant que la broche (10) continue d'usiner la face 275 (15) en temps masqué. Il est à noter que les mouvements d'avance barre et de tronçonnage d'un lopin dans la barre (5) peuvent être effectués en temps masqué lors de l'usinage du lopin par 280 la broche (10), ce qui permet un gain de temps. La figure 5 représente la face (15) en cours d'usinage. La figure 6 représente l'usinage de la face (16) pendant 285 le tronçonnage d'un lopin dans la barre (5) Quand les opérations d'usinage de la broche principale (10) sont terminées, alors le diviseur (12) tourne pour recevoir un nouveau lopin (9) par l'intermédiaire de 290 l'étau mobile (8). Les mors s'ouvrent alors pour laisser entrer le lopin (9) qui pousse la pièce usinée.