INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
- la illustre une vue en coupe d’une machine-outil équipée d’un outil qui est en contact avec une pièce à travailler, selon un mode de réalisation de l’invention ;
- la illustre une vue en coupe de la machine-outil de la avec un déplacement axial relatif de la pièce à travailler par rapport à la machine- outil, dont il résulte un déplacement axial relatif de la pièce à travailler par rapport à l’outil ;
- la illustre une vue en coupe axiale de la machine-outil de la avec un déplacement axial de l’outil obtenu par déplacement axial de l’arbre d’entrainement de l’outil, pour compenser le déplacement axial relatif de la pièce à travailler par rapport à l’outil ;
- la est une vue schématique en coupe axiale d’une machine-outil selon un autre mode de réalisation ;
- la est le logigramme d’un procédé de travail avec un système de travail selon un mode de réalisation.
En référence aux figures, on a représenté un système de travail d’une pièce P1. Le système de travail inclut une machine-outil M1 comprenant un châssis 100 et, portés par le châssis 100, un ensemble de travail qui comprend un système de motorisation 2, 3 et un arbre d’entrainement 400.
L’arbre d’entrainement 400 est muni à une extrémité d’un porte-outil 600 apte à recevoir un outil 900 pour le travail d’une pièce P1. Dans le mode de réalisation illustré aux figures 2, 2A, 2B, une seule extrémité de l’arbre d’entrainement 400 est munie d’un porte-outil et donc d’un outil. Selon d’autres modes de réalisation et comme illustré à la , on peut prévoir que chaque extrémité de l’arbre d’entrainement 400 est munie d’un porte-outil 600 et donc d’un outil 900. L’arbre d’entrainement 400 est entrainable par le système de motorisation 2,3 lui-même pilotable par une unité de pilotage 8 comme décrit ci-après.
Le système de motorisation 2, 3 est configuré pour permettre non seulement d’entrainer en rotation au moins une partie 4001 de l’arbre d’entrainement 400 à laquelle est fixé le porte-outil 600 de manière à pouvoir entrainer en rotation l’outil 900 fixé au porte-outil 600 de manière démontable, mais aussi de déplacer axialement ladite partie 4001 de l’arbre d’entrainement 400 (de préférence par déplacement axial d’une autre partie 4002 de l’arbre d’entrainement comme expliqué ci-après) pour permettre de déplacer axialement le porte-outil 600 et donc l’outil 900 couplé au porte-outil.
Le fait d’avoir l’axe (direction) de poussée, qui correspond à l’axe de déplacement de l’arbre d’entrainement (aussi appelé axe d’avance), colinéaire à l’axe de l’outil permet de réaliser un travail précis et fiable de la pièce.
Comme détaillé ci-après, la machine-outil permet d’obtenir une compensation fiable et précise en temps réel de la position axiale de l’arbre d’entrainement du porte-outil par rapport à la pièce P1, et donc de l’outil, lorsque se produit un déplacement axial relatif de la position de la pièce de travail par rapport au châssis la machine-outil.
La fiabilité de cette compensation résulte du découplage du mouvement de rotation de la partie de l’arbre d’entrainement à laquelle est fixée le porte-outil 600 par rapport au mouvement de translation appliqué (de manière directe ou indirecte) à ladite partie de l’arbre d’entrainement auquel est fixé le porte-outil.
Selon un mode de réalisation et comme illustré aux figures, l’arbre 400 d’entrainement comprend un premier tronçon 4001 et un deuxième tronçon 4002 solidaires l’un par rapport à l’autre en déplacement axial.
Le premier tronçon 4001 auquel est fixé le porte-outil 600, est entrainable en rotation par un premier moteur 2 présenté ci-après. Le deuxième tronçon 4002 est entrainable en déplacement axial par un deuxième moteur 3 présenté ci-après, et agencé avec le premier tronçon 4001 pour entrainer en déplacement axial ledit premier tronçon 4001, tout en étant indépendant en rotation dudit deuxième tronçon 4002. Les deux tronçons d’arbre d’entrainement sont colinéaires.
Comme illustré sur les figures 1 et 2, l’enveloppe 12 comprend une première partie 22, une deuxième partie 24, un bandeau 26 et au moins un pilier 28.
Comme illustré sur les figures 1 et 2, l’enveloppe 12 comprend de préférence une pluralité de piliers 28 et par exemple au moins quatre piliers.
La première partie 22, la deuxième partie 24, le bandeau 26 et l’au moins un pilier 28 sont par exemple réalisées en un matériau thermoplastique choisi dans la liste consistant en ABS (Acrylonitrile butadiene styrene), PA (polyamide), PE (Polyethylene), PC (polycarbonate), PP (polypropène), PMMA (poly méthacrylate de méthyle acrylique), PS (Polystyrène Expansé), PBT (Polytéréphtalate de butylène). Le matériau de la première partie 22, de la deuxième partie 24, du bandeau 26 et de l’au moins un pilier 28 est par exemple plus particulièrement choisi dans la liste consistant en : PA6 (Polycaprolactame), PA11 (polyundécanamide) ou PA12 (Nylon 12).
Comme cela sera décrit plus en détails par la suite, le matériau thermoplastique choisi pour réaliser la première partie 22, la deuxième partie 24, le bandeau 26 ou l’au moins un pilier 28 peut comprendre un additif.
Comme illustré sur les figures 1 et 2, la première partie 22 comprend une première coque 30 comprenant un premier bord périphérique 32 et une face intérieure 33. La première coque 30, et plus particulièrement la face intérieure 33 de la première coque, délimite un premier espace concave 34, ouvert selon le premier bord périphérique 32. Comme cela sera décrit plus en détails par la suite, la première coque 30 comprend par exemple au moins un orifice 35 débouchant sur le premier espace concave 34 à l’opposé du premier bord périphérique 32.
Comme illustré sur les figures 1 et 2, la deuxième partie 24 comprend une deuxième coque 36 comprenant un deuxième bord périphérique 38 et une face intérieure 39. La deuxième coque 36, et plus particulièrement la face intérieure 39 de la deuxième coque 36, délimite un deuxième espace concave 40, ouvert selon le deuxième bord périphérique 38. Comme cela sera décrit plus en détails par la suite, la deuxième coque 36, comprend par exemple au moins un orifice 41 débouchant sur le deuxième espace concave 40 à l’opposé du deuxième bord périphérique 38.
La première partie 22 et la deuxième partie 24 sont disposées l’une en face de l’autre, le premier bord périphérique 32 étant par exemple disposé en regard du deuxième bord périphérique 38. Le premier espace concave 34 et le deuxième espace concave 40 débouchent alors l’un en face de l’autre.
Le bandeau 26 est superposé au premier bord périphérique 32 et au deuxième bord périphérique 40. En d’autres termes, le bandeau 26 s’étend en regard de chacun des premier 32 et deuxième bords périphériques 40. Le bandeau 26 connecte en particulier le premier bord périphérique 32 et le deuxième bord périphérique 40.
Comme illustré sur les figures 1 et 2, le bandeau 26 solidarise la première partie 22 et la deuxième partie 24.
La première partie 22, la deuxième partie 24 et le bandeau 26 délimitent entre eux un volume intérieur 42. Le volume intérieur 42 ainsi délimité est configuré pour être occupé par le gaz pressurisé.
Le bandeau 26 s’étend par exemple au moins partiellement sur la face intérieure 33 de la première coque 30 et/ou sur la face intérieure 39 de la deuxième coque 36.
Dans l’exemple des figures 1 à 3, le bandeau 26 s’étend sur la face intérieure 33 de la première coque 30 le long du premier bord périphérique 32, et s’étend ainsi partiellement dans le premier espace concave 34. Le bandeau 26 s’étend en outre sur la face intérieure 39 de la deuxième coque 36 le long du deuxième bord périphérique 38 et s’étend ainsi partiellement dans le deuxième espace concave 40.
Comme visible sur les figures 1 et 2, le bandeau 26 comprend par exemple une portion intérieure 44 et une portion en saillie 46. Le bandeau 26 accueille par exemple au moins un port 48 d’accès au volume intérieur 42. Dans l’exemple des figures 1 à 3, le bandeau accueille deux ports 48 d’accès au volume intérieur 42.
La portion en saillie 46 fait saille de la portion intérieure 44 à l’écart du volume intérieur 42. La portion en saillie 46 s’étend par exemple au moins partiellement entre le premier bord périphérique 32 et le deuxième bord périphérique 38.
Comme visible sur les figures 1 à 3, une largueur L de la portion en saille 46 correspond à l’écartement entre la première partie 22 et la deuxième partie 24, et en particulier entre le premier bord périphérique 32 et le deuxième bord périphérique 38.
Autrement dit, le déplacement axial du deuxième tronçon 4002 qui entraine le déplacement axial du premier tronçon 4001 n’a pas d’incidence sur la rotation du premier tronçon 4001 auquel est fixé le porte-outil 600. Inversement la rotation du premier tronçon 4001 n’a pas d’incidence sur le positionnement axial du deuxième tronçon 4002. Ceci permet d’assurer une bonne maîtrise des paramètres du process en rendant le pilotage du mouvement de rotation et de translation des tronçons de l’arbre d’entrainement du porte-outil indépendants l’un de l’autre, tout en assurant une poussée dans l’axe outil, ce qui permet d’obtenir de manière fiable et précise la géométrie finale souhaitée pour la pièce de travail lors d’opérations de travail, telles que perçage et fraisurage.
Comme illustré à la , la machine-outil peut être portée par un système support R1, tel qu’un robot poly-articulé. Le système support R1 peut aussi être une machine à contrôle numérique ou un dispositif d’outillage spécifique.
On peut prévoir que le système support R1 soit monté lui-même sur un système de chariot configuré pour se déplacer dans plusieurs directions par rapport à la pièce de travail P1. Le système support et/ou le système de chariot permet de positionner la machine-outil et donc l’outil suivant la position et l’orientation souhaitées par rapport à la pièce à travailler.
Avantageusement, le système de travail comprend un dispositif de repérage relatif de la machine M1 avec la pièce à réaliser P1 pour permettre, notamment avant de commencer le travail de la pièce, de connaitre précisément la position et/ou l’orientation de la machine-outil par rapport à la pièce P1.
Dans l’exemple illustré à la , le système support R1 est déplaçable indépendamment de la pièce P1. Par exemple, le système support R1 peut être positionné de sorte que la machine-outil M1 présente une position et une orientation telle qu’illustrée sur la en traits interrompus courts.
L’outil 900 est par exemple une broche de perçage. L’outil 900 présente un axe A900 longitudinal coaxial avec l’axe A400 de l’arbre d’entrainement 400. Le porte-outil 600 présente aussi un axe A600 qui est coaxial avec l’axe A400 de l’arbre d’entrainement 400.
Système de motorisation
Comme évoqué ci-dessus, la machine-outil M1 comprend un système de motorisation électrique qui inclut un premier moteur 2, appelé moteur d’entrainement en rotation, configuré pour entrainer en rotation au moins une partie 4001 de l’arbre d’entrainement 400.
Le système de motorisation inclut aussi un deuxième moteur 3, appelé moteur d’avance, qui permet de déplacer axialement ledit arbre d’entrainement 400, de préférence en étant en prise directe avec un tronçon 4002 qui est indépendant en rotation du tronçon 4001 qui porte l’outil 900 par l’intermédiaire du porte-outil 600. Autrement dit, le moteur d’avance 3 permet de commander la translation de l’arbre d’entrainement selon son axe longitudinal A400 sans impact sur la rotation dudit arbre.
Le moteur 2 d’entrainement en rotation est monté solidaire en rotation du tronçon 4001 de l’arbre d’entrainement 400 muni du porte-outil 600 pour son entrainement en rotation, tout en étant en liaison glissière avec ledit tronçon 4001, pour autoriser un déplacement axial dudit tronçon 4001 commandé par le moteur d’avance 3.
Le moteur 2 d’entrainement en rotation et le moteur 3 d’avance sont aptes à être pilotés indépendamment l’un de l’autre. Comme rappelé ci-dessus, chaque moteur peut, sous le contrôle de l’unité de pilotage 8, agir sur l’arbre d’entrainement 400 indépendamment de l’action de l’autre moteur sur ledit arbre : L’un des moteurs commande uniquement la rotation de l’arbre et l’autre uniquement son déplacement axial. Comme expliqué ci-après, les deux moteurs agissent respectivement sur deux tronçons colinéaires de l’arbre d’entrainement, ce qui permet de ne pas générer de défaut géométrique en bout de l’outil 900 fixé au porte-outil lors de la rotation de celui-ci.
Préférentiellement, l’axe de rotation du moteur 2 d’entrainement en rotation est coaxial avec l’axe du moteur 3 d’avance.
Arbre d’entrainement
Comme rappelé ci-dessus, dans le mode de réalisation illustré aux Figures 1 et 2, l’arbre d’entrainement 400 comprend un premier tronçon 4001 qui est entrainable en rotation par le moteur 2 et à une extrémité duquel est fixé le porte-outil 600, et un deuxième tronçon 4002 entrainable en déplacement axial par le moteur 3 d’avance, de manière à pouvoir pousser ou tirer axialement sur le premier tronçon 4001 pour déplacer axialement l’outil 900 associé au premier tronçon 4001 par le porte-outil.
La liaison 4003 entre le premier tronçon 4001 et le deuxième tronçon 4002 est configurée de sorte que le premier tronçon 4001 et le deuxième tronçon 4002 sont solidaires en déplacement axial l’un de l’autre, tout en conservant une liberté de rotation du deuxième tronçon 4002 par rapport au premier tronçon 4001.
La liaison 4003 peut ainsi être réalisé sous la forme d’une liaison pivot, avec un axe de pivotement coaxial à l’axe A400 de l’arbre de l’arbre d’entrainement 400. Eventuellement, La liaison 4003 peut être réalisée sous forme d’une liaison rotule.
La possibilité de commander le déplacement axial de l’arbre d’entrainement auquel est fixé le porte-outil, en cours de fonctionnement de la machine-outil, permet de corriger la position de l’outil couplé au porte-outil et de maintenir ainsi la position relative du porte-outil et donc de l’outil par rapport à la pièce à travailler, même en cas de déplacement axial relatif entre la pièce à travailler et le châssis de la machine-outil.
Le déplacement axial relatif entre l’outil et la pièce à travailler peut être dû à un déplacement de la pièce dans son ensemble (par exemple un recul de la pièce) ou encore à une déformation de la pièce à travailler au cours du travail qu’elle subit.
La prise en compte de la variation de position relative entre la machine-outil et la pièce de travail permet d’assurer un processus de travail de la pièce qui est précis et fiable.
La compensation de déplacement axial relatif entre la machine-outil et la pièce de travail permet en particulier de réaliser une fragmentation efficace du copeau résultant du travail de la pièce par l’outil. Il est à noter qu’un mouvement axial relatif non compensé pourrait dégrader cette fragmentation du copeau, voire l’en empêcher. La compensation de mouvement axial relatif permet aussi d’assurer une profondeur de fraisure conforme au besoin.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le moteur d’entrainement en rotation et le moteur d’avance sont configurés de sorte que le déplacement axial de ladite au moins une partie de l’arbre d’entrainement qui est munie du porte-outil est commandable indépendamment de la rotation de ladite au moins une partie de l’arbre d’entrainement qui est munie du porte-outil.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de mesure de distance est porté par une partie mobile d’un dispositif d’appui, appelé nez presse-tôle, ladite partie mobile du nez presse-tôle étant montée mobile par rapport à une partie qui est fixe par rapport au châssis, la partie mobile étant configurée pour être rappelée en appui contre la pièce, le dispositif de mesure de distance étant agencé pour mesurer la distance la partie mobile et la partie fixe du nez presse-tôle.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’arbre d’entrainement comprend un premier tronçon et un deuxième tronçon reliés entre eux par un dispositif de liaison, l’un des tronçons étant en prise avec le moteur d’avance, l’autre tronçon étant en prise avec le moteur d’entrainement en rotation.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’arbre d’entrainement comprend un premier tronçon et un deuxième tronçon reliés entre eux par un dispositif de liaison configuré pour rendre le premier tronçon et le deuxième tronçon solidaires en déplacement axial l’un de l’autre, tout en conservant une liberté de rotation du premier tronçon par rapport au deuxième tronçon.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier tronçon auquel est fixé le porte-outil est entrainable en rotation par le moteur d’entrainement en rotation, et le deuxième tronçon est entrainable en déplacement axial par le moteur d’avance.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le moteur d’avance est un moteur linéaire présentant une partie primaire montée fixe par rapport au châssis de la machine-outil, et une partie secondaire, montée mobile selon une direction parallèle à l’axe de l’arbre d’entrainement, qui est fixée à un tronçon de l’arbre d’entrainement, ou formée d’une seule pièce avec ledit tronçon de l’arbre d’entrainement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le système comprend un système support, tel qu’un robot poly-articulé, qui porte la machine-outil pour permettre de positionner la machine-outil à la position et dans l’orientation souhaitées par rapport à la pièce à travailler.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’unité de pilotage est configurée pour permettre de déplacer l’arbre d’entrainement afin de déplacer l’outil axialement selon un mouvement à vitesse variable pour fragmenter le copeau résultant du travail de l’outil sur la pièce à travailler.
L’invention concerne aussi un procédé de travail d’une pièce à l’aide d’un système de travail selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents, la machine-outil dudit système de travail comprenant un porte-outil équipé d’un outil de travail, le procédé comprenant les étapes suivantes : - positionnement de la machine-outil par rapport à la pièce en vue du travail de la pièce à l’aide dudit outil ; la distance entre la pièce et le châssis de la machine-outil étant égale à une valeur, appelée valeur initiale, l’arbre d’entrainement présentant une position axiale de référence par rapport au châssis de la machine-outil ; - exécuter des opérations de travail de la pièce en commandant le moteur d’entrainement en rotation pour entrainer l’outil en rotation, et/ou en commandant le moteur d’avance pour déplacer axialement l’outil ; le déplacement axial de l’outil étant piloté en fonction de ladite position axiale de référence de l’arbre d’entrainement ; - au cours du travail de la pièce, détermination d’un changement de distance entre la pièce et le châssis de la machine, de sorte que la distance entre la pièce et le châssis de la machine-outil est égale à une nouvelle valeur ; - compensation du déplacement de la pièce par déplacement axial de l’arbre d’entrainement du porte-outil d’une distance, dite distance de compensation, correspondant à la différence entre la nouvelle valeur et la valeur initiale de manière à définir une nouvelle position axiale de référence de l’arbre d’entrainement, - poursuite des opérations de travail de la pièce en fonction de la nouvelle position de référence de l’arbre.
- la est une vue schématique d’une machine-outil portée par un système de support mobile, tel qu’un robot, en vue du travail d’une pièce, selon un mode de réalisation de l’invention ;
Selon le troisième mode de réalisation présenté plus haut, la solidarisation du premier bord périphérique 32 au deuxième bord périphérique 36 et la solidarisation du pilier 28 à la deuxième partie 24 est effectuée par soudage à gaz chaud
Le chauffage de parties adjacentes pour leur fusion locale et pour la soudure qui en résulte est alors réalisé par l’intermédiaire d’un jet de gaz chaud.
On comprendra que les différents modes de soudure présentés dans les trois modes de réalisation plus haut peuvent être combinés et sont par exemple interchangeables. Par exemple, le premier bord périphérique 32 est soudé au deuxième bord périphérique 36 par soudage bord à bord et le pilier 28 est soudé à la deuxième partie 24 par soudage laser.
- un bandeau, étant superposé au premier bord périphérique et au deuxième bord périphérique, le bandeau solidarisant la première partie et la deuxième partie l’une à l’autre,
la première partie, la deuxième partie et le bandeau délimitant entre eux un volume intérieur,
l’enveloppe de contention comprenant en outre,
Une telle conception de la machine permet d’obtenir une indépendance d’action d’un moteur sur l’arbre d’entrainement par rapport à l’action de l’autre moteur sur ledit l’arbre d’entrainement.
Ainsi, la rotation de l’outil 900 et sa position axiale par rapport au châssis de la machine, peuvent être pilotées indépendamment l’une de l’autre et donc de manière fiable et précise.
Le dispositif de liaison 4003 entre les deux tronçons 4001, 4002, est dépourvu de jeu axial, et permet de laisser libre en rotation le deuxième tronçon 4002 par rapport au premier tronçon 4001.
Cette architecture compacte permet de réaliser une poussée sur l’outil 900 dans l’axe de l’arbre d’entrainement (axe broche), ainsi qu’un découplage du pilotage des deux moteurs.
Une telle conception facilite la réalisation de boucles de contrôle commande comme par exemple des cycles de perçage avec coupe discontinue permettant la fragmentation du copeau qui facilite ainsi son évacuation pendant l’opération.
Dans la variante de réalisation de la (ou de la ), le tronçon 4002’ qui est muni du porte-outil est en prise avec le moteur d’avance 3, et l’autre tronçon 4001’ est en prise avec le moteur 2 d’entrainement en rotation. Le tronçon 4002’ commandable en déplacement axial par le moteur d’avance 3, s’étend ainsi entre l’outil 900 et le tronçon 4001’ commandable en rotation par le moteur 2. Dans ce cas la liaison 4003 est une liaison rigide de sorte que les tronçons 4001’, 4002’ sont solidaire en déplacement axial et en rotation.
Le tronçon de l’arbre d’entrainement 400 qui est en prise avec le moteur d’avance 3, est distinct du tronçon de l’arbre d’entrainement 400 qui est en prise avec le moteur 2 d’entrainement en rotation.
Selon un mode de réalisation, les deux tronçons de l’arbre de la machine-outil M1 sont percés, de préférence axialement en leur centre, afin de laisser passer un liquide réfrigérant pour les opérations de perçage.
Moteur rotatif
Le moteur 2 rotatif correspond à un moteur de broche qui entraîne en rotation le premier tronçon 4001 de l’arbre d’entrainement 400 qui porte l’outil 900. Le moteur 2 rotatif comprend un stator 200 fixe par rapport au châssis 100 de la machine M1 et un rotor 210 dont la vitesse de rotation est pilotable par un module de pilotage 810 de l’unité de pilotage 8 comme expliqué ci-après.
Selon un mode de réalisation, le premier tronçon 4001 de l’arbre d’entrainement 400 est un tronçon cannelé couplé en rotation avec le rotor 210 du moteur 2 par un système d’engrènement solidaire du rotor 210 qui coopère avec le tronçon cannelé.
Préférentiellement, le système d’engrènement comprend un organe d’engrènement principal 220 et un organe d’engrènement secondaire 230 écartés axialement afin de répartir le couple d’entraînement, et augmenter la raideur de l’ensemble et améliorer la précision de la rotation du premier tronçon 4001 grâce à un guidage plus long dudit premier tronçon.
Moteur d’avance
Préférentiellement, le moteur 3 d’avance est un moteur linéaire configuré pour commander le déplacement axial du deuxième tronçon 4002. L’utilisation d’un moteur linéaire permet de déplacer axialement le deuxième tronçon 4002 et ainsi le premier tronçon 4001 lié axialement au premier tronçon, sans entrainer en rotation ou ajouter de mouvement de rotation au deuxième tronçon 4002.
Comme illustré aux figures, le moteur 3 d’avance comprend un primaire 300 et un secondaire 310. Le primaire 300 est fixe par rapport au châssis 100 de la machine M1 et le secondaire 310 est mobile en translation par rapport au primaire 300 selon une direction parallèle à l’axe de l’arbre d’entrainement 400. Selon un mode de réalisation particulier, on peut prévoir que le primaire 300 et le secondaire 310 du module d’avance comprennent respectivement plusieurs primaires et plusieurs secondaires.