La présente invention concerne une machine de finissage de pièces moulées ou usinées, notamment d'ébavurage et/ou de brossage, et/ou de ponçage, et/ou de polissage, et/ou de meulage, et/ou de fraisage de ces pièces, comportant une enceinte fermée, au moins une unité de finissage équipée d'un outil de finissage de ces pièces, et au moins une broche porte-pièce rotative montée dans une position excentrée sur une table tournante.
Les machines de finissage, couramment utilisées actuellement, comportent habituellement une table tournante portant les pièces à finir et des satellites fixes, disposés autour de cette table, constituant les unités de finissage. Les pièces brutes sont mises en place sur la table tournante par un poste d'entrée manuel ou automatique, sont successivement présentées aux différentes unités de finissage puis sont retirées de la table par un poste de reprise. Le nombre de pièces montées sur la table est égal au nombre d'unités de finissage satellites, de sorte qu'à chaque pas de la table tournante, toutes les pièces portées par la table sont simultanément traitées par une autre unité de finissage. Après une rotation complète de la table tournante, toutes les pièces sont passées successivement devant toutes les unités de finissage.
Ce dispositif, connu par son efficacité et sa rapidité, est très utile dans de nombreux cas. Toutefois, certaines pièces présentent des formes compliquées, des surfaces gauches, des rebords ou des épaulements etc., et les machines connues ne permettent par leur finissage dans les diverses unités de finissage satellites. Les supports mobiles des pièces, montés sur la table tournante, ne présentent pas une mobilité suffisante, n'autorisent pas le déplacement des pièces selon un nombre de degrés de liberté suffisant et ne peuvent pas présenter les pièces sous des orientations suffisamment diverses pour assurer un finissage complet des pièces aux formes tourmentées, au cours d'un seul cycle de la machine ou par une seule préhension de ces pièces.
En outre, les supports mobiles des pièces, ainsi que les organes de commande de ces supports, cames, cycles pneumatiques etc., sont construits en fonction de la forme des pièces et des déplacements qu'il est nécessaire de leur imposer pour les amener en contact avec les unités de finissage sélectionnées pour obtenir le traitement de surface choisi. Les unités d'usinage sont fixes, et seul le déplacement commandé des pièces à finir par rapport aux outils des unités de finissage permet d'amener ces pièces en contact avec ces outils. Il en résulte que, pour chaque type de pièce, I'utilisateur doit concevoir un support et des organes de commande appropriés, ce qui renchérit considérablement le coût du traitement des pièces fabriquées, notamment celles qui sont réalisées en relativement petites séries.
En conséquence, ces machines sont parfaitement valables pour le finissage de pièces aux formes simples fabriquées en grandes séries, mais présentent un intérêt moindre pour les petites séries en raison précisément du coût élevé de l'étude et de la réalisation de supports spécifiques adaptés à ces pièces. En outre, les pièces compliquées ne peuvent pas être traitées par ces machines connues.
Pour pallier ces inconvénients, on a développé des centres de finissage comportant un robot manipulateur programmabIe agencé pour présenter des pièces à usiner à un certain nombre d'unités de finissage. Les centres de finissage connus comportent toutefois un robot manipulateur central posé sur un support fixe et les unités de finissage sont elles-mêmes montées sur des supports fixes disposés autour du robot manipulateur.
Le type de robot manipulateur utilisé ne comporte qu'un nombre relativement restreint de degrés de liberté et ne permet pas d'amener en contact avec les outils de finissage des objets aux formes particulièrement complexes. En outre, une surveillance régulière est indispensable pour permettre à un opérateur d'ajuster les unités de finissage en position, en fonction de l'usure des outils de finissage.
Afin d'apporter un remède à tous les inconvénients mentionnés ci-dessus, une machine de finissage universelle, susceptible d'assurer de façon économique le finissage de pièces fabriquées en petites séries, en particulier de pièces aux formes complexes, a été développée par le même titulaire. Cette machine, décrite dans la demande de brevet européen publiée sous le N<o> 0 236 368, comporte un robot manipulateur du type pendulaire à au moins six axes, monté au haut d'une enceinte fermée contenant les unités de finissage. Toutefois, dans certains cas, le recours à un robot manipulateur peut s'avérer trop coûteux ou insuffisamment rapide.
La présente invention se propose de combler cette lacune en réalisant une machine relativement simple dont toutes les interventions peuvent être commandées par un programme.
Dans ce but, la machine selon l'invention, telle que définie ci-dessus est caractérisée en ce que l'outil de finissage de l'unité de finissage est monté sur un support mobile selon au moins un axe de déplacement linéaire sensiblement radial par rapport à la table tournante et un axe de pivotement sensiblement perpendiculaire au plan formé par ledit axe de déplacement linéaire et l'axe de rotation de la table tournante, en ce que la broche porte-pièce est associée à des moyens d'entraînement à commande numérique et en ce que les déplacements dudit support de l'unité de finissage selon ledit axe de déplacement linéaire et ledit axe de pivotement sont assurés par des organes d'entraînement du type à commande numérique.
Selon une forme de réalisation préférée, ledit support mobile peut comporter des moyens pour assurer son déplacement commandé selon trois axes orthogonaux, soit un premier axe horizontal sensibIement radial par rapport à la table tournante, un deuxième axe horizontal perpendiculaire audit premier axe et un troisième axe vertical.
Selon une autre forme de réalisation préférée, les moyens pour assurer le déplacement commandé selon trois axes orthogonaux du support mobile sont associés à des organes d'entraînement du type à commande numérique.
De préférence, I'outil de finissage est monté sur un élément pivotant autour d'un axe de pivotement perpendiculaire au plan formé par l'axe de pivotement du support mobile de l'unité de finissage et une droite coupant cet axe et parallèle à l'axe d'entraînement de l'outil. Des moyens sont prévus pour assurer le déplacement pivotant de l'outil autour de l'axe de pivotement de cet élément.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, les moyens d'entraînement pour assurer le pivotement de l'élément mobile de l'outil de finissage autour de son axe de pivotement sont associés à des organes d'entraînement du type à commande numérique. Ces différents organes d'entraînement peuvent comporter chacun un moteur électrique du type pas-à-pas.
La table tournante est de préférence équipée de plusieurs broches porte-pièce rotatives selon un axe parallèle à l'axe de rotation de la table, ces broches porte-pièce étant toutes montées dans une position excentrée sur ladite table.
D'une façon avantageuse, la machine de finissage selon l'invention comporte plusieurs unités de finissage équipées chacune d'un outil de finissage, ces différentes unités de finissage étant disposées autour de la table tournante.
La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation préférée et de ses variantes, et au dessin annexé dans lequel:
la fig. 1 représente une vue en perspective, partiellement coupée d'une forme de réalisation particulièrement avantageuse d'une machine de finissage selon l'invention,
la fig. 2 représente sous une forme schématique une réalisation simplifiée de la machine selon l'invention,
la fig. 3 représente une variante à trois unités de finissage, et
la fig. 4 représente une variante à huit unités de finissage disposées régulièrement autour d'une table tournante à huit broches porte-pièce.
En référence à la fig. 1, la machine représentée, qui correspond à une forme de réalisation particulière de la machine de finition selon l'invention, comporte essentiellement un bâti 10 sur lequel est montée une table tournante 11 à la périphérie de laquelle est montée une broche porte-pièce 12 rotative autour d'un axe 13, destinée à porter une pièce 9 qui est susceptible d'être entraînée en rotation dans deux sens opposés, illustrés par la flèche C, du fait que la broche porte-pièce 12 est rotative. Cette broche est montée sur l'extrémité supérieure d'un arbre d'entraînement 14 du type à commande numérique. Dans la pratique, cet axe est entraîné par un moteur électrique 15 qui est par exemple du type pas-à-pas ou par un moteur à courant continu associé à un dispositif incrémentiel connu en soi.
Une unité de finissage 16 comporte au moins un outil de finissage 17, qui est monté sur un support mobile 18 solidaire du bâti 10. Dans l'exemple représenté, l'outil de finissage se compose d'une bande abrasive 19 tendue entre deux tambours 20 montés sur un élément 21 pivotant autour d'un axe de pivotement 22 dans deux directions opposées illustrées par la double flèche D. La bande abrasive 19 est entraînée par un moteur d'entraînement 23 qui porte une poulie-moteur 24 sur laquelle est montée une courroie d'entraînement 25 engagée sur une poulie folle 26 dont l'axe est lié à l'un des deux tambours 20 sur lequel passe la bande abrasive 19. Cet ensemble est porté par une structure rigide 27, elle-même liée à un berceau 28 agencé pour basculer dans le sens de la double flèche B autour d'un axe 29 porté par une structure 30.
La structure 30 est, dans l'exemple représenté, mobile selon trois axes orthogonaux X, Y et Z grâce à un système de deux coulisses 31 et 32 qui assurent les déplacements de la structure 30 respectivement selon les deux axes horizontaux orthogonaux X et Y et grâce à l'arbre 33 qui assure les déplacements de ce bâti selon l'axe vertical Z. Pour assurer ces déplacements, les coulisses 31 et 32 sont respectivement associées à des moteurs d'entraînement 34 et 35. Pour assurer le déplacement vertical selon l'axe Z, l'arbre 33 est associé à un moteur d'entraînement 36. Ces différents moteurs peuvent être du type pas-à-pas ou des moteurs à courant continu de préférence associés à des vis rotatives engagées dans des pièces filetées ou des écrous solidaires des éléments mobiles correspondants pour constituer des organes d'entraînement à commande numérique.
Le pivotement du berceau 28 est commandé par des organes d'entraînement à commande numérique, couramment appelés axes numériques qui sont, dans le cas présent, constitués de préférence par un moteur à courant continu ou un moteur pas-à-pas 37 associé à une vis 38 rotative, engagée dans une pièce filetée 39 solidaire dudit berceau 28.
Le pivotement de l'élément 21 de l'outil de finissage autour de l'axe de pivotement 22 est assuré par un moteur d'entraînement 39, également du type pas-à-pas ou à courant continu, associé à une vis rotative 40 engagée dans une pièce filetée 41 solidaire de cet élément.
L'ensemble constitué par le bâti, le berceau 28 et l'élément 21 de l'unité de finissage constitue le support mobile de l'outil de finissage. Dans l'exemple représenté, ce support mobile est agencé pour se déplacer selon trois axes orthogonaux X, Y et Z, pour pivoter autour d'un axe 29 porté par le bâti 30 dans deux directions opposées illustrées par la flèche B et pour pivoter autour d'un axe 22 dans deux directions opposées illustrées par la doubIe flèche D. Par ailleurs, la pièce portée par la broche porte-pièce 12 est susceptible de tourner autour de l'axe 13 de cette broche porte-pièce dans deux directions opposées illustrées par la flèche C. L'ensemble des mouvements de l'outil de finissage et de la pièce est commandé par des organes d'entraînement à commande numérique. Dans le langage courant, on dit que les axes d'entraînement sont "numérisés".
La fig. 2 représente, sous une forme schématique, une réalisation simplifiée de la machine illustrée par la fig. 1. Dans cette variante, une pièce 13 portée par une broche porte-pièce unique 14, rotative autour d'un axe 12, est usinée par un outil de finissage 17 constitué par exemple par une bande abrasive 17 couramment appelée bande d'émerisage. L'outil de finissage 17 est porté par un support mobile 18, lui-même monté sur un bâti 10 qui est fixe. Le support mobile se compose dans ce cas d'un berceau 50 solidaire d'une coulisse 51 susceptible de se déplacer dans les directions indiquées par la doubIe flèche X qui correspond à un axe horizontal coupant l'axe 12 de la broche porte-pièce 14. Par ailleurs, le berceau 50 comporte des moyens qui permettent à l'outil de finissage 17 de pivoter dans deux sens opposés illustrés par la doubIe flèche B autour de l'axe 29.
Cette réalisation, particulièrement simple, permet d'effectuer des usinages ou des finissages relativement simples. Il est bien entendu que la machine illustrée par la fig. 1, dans laquelle le nombre des mouvements possibles de l'outil est beaucoup plus important, permet de traiter des pièces aux formes beaucoup plus complexes. En particulier, cette machine permet le ponçage et le polissage de pièces aussi complexes que des aubes de turbines en forme d'hélice, des éléments de robinetterie, des poignées de porte etc.
La fig. 3 illustre une autre forme de réalisation dans laquelle le bâti 10 porte une table tournante sur laquelle sont montées quatre broches porte-pièce 14 et autour de laquelle sont montées trois unités de finissage 16. La broche porte-pièce 14 qui ne se trouve pas en face d'une unité de finissage correspond à une position neutre destinée au chargement d'une pièce à traiter et à la reprise de la pièce traitée. Dans cette réalisation, chaque pièce passe successivement devant les trois unités de finissage 16 où elles subissent des interventions successives complémentaires.
La fig. 4 représente une généralisation du principe dégagé de la réalisation représentée par la fig. 3. Le bâti 10 porte une table tournante 11 sur laquelle sont montées huit broches porte-pièce 14 dont l'une 60 correspond à une position neutre, alors que les autres correspondent chacune à une unité de finissage 16. Les unités de finissage peuvent être conçues et commandées de telle manière qu'elles effectuent des opérations complémentaires sur une même pièce ou de telle manière qu'elles effectuent chacune une série d'interventions particulières sur une pièce déterminée qui est amenée devant elles.
La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées par les figures. Le nombre et la structure des unités de finissage peuvent être modifiés d'une forme de réalisation à l'autre. Pour traiter des pièces aux formes simples, des machines telles que celle représentée par la fig. 2 peuvent être suffisantes. En revanche, lorsque les pièces ont des formes ou des structures complexes, les unités de finissage doivent avoir un nombre de degrés de liberté supérieur.
Par ailleurs, lorsque le nombre de pièces à traiter correspond à de petites séries, la machine peut ne comporter qu'une seule unité de finissage alors que lorsque le nombre de pièces à traiter est très important, la machine comporte de préférence plusieurs unités de finissage disposées autour d'une table tournante à plusieurs broches porte-pièce, éventuellement associées à un équipement de chargement et de reprise automatique.
The present invention relates to a machine for finishing molded or machined parts, in particular for deburring and / or brushing, and / or sanding, and / or polishing, and / or grinding, and / or milling of these parts , comprising a closed enclosure, at least one finishing unit equipped with a tool for finishing these parts, and at least one rotary workpiece spindle mounted in an eccentric position on a rotary table.
Finishing machines, commonly used today, usually include a turntable carrying the parts to be finished and fixed satellites, arranged around this table, constituting the finishing units. The raw parts are placed on the turntable by a manual or automatic entry station, are successively presented to the various finishing units and are then removed from the table by a recovery station. The number of parts mounted on the table is equal to the number of satellite finishing units, so that at each step of the turntable, all the parts carried by the table are simultaneously processed by another finishing unit. After a complete rotation of the turntable, all the pieces are passed successively in front of all the finishing units.
This device, known for its efficiency and speed, is very useful in many cases. However, some parts have complicated shapes, left surfaces, ledges or shoulders, etc., and known machines do not allow their finishing in the various satellite finishing units. The movable supports of the parts, mounted on the turntable, do not have sufficient mobility, do not allow the movement of the parts according to a sufficient number of degrees of freedom and cannot present the parts in sufficiently diverse orientations to ensure a complete finishing of parts with tormented forms, during a single cycle of the machine or by a single gripping of these parts.
In addition, the movable supports of the parts, as well as the control members of these supports, cams, pneumatic cycles, etc., are constructed according to the shape of the parts and the displacements which it is necessary to impose to bring them into contact with the selected finishing units to obtain the chosen surface treatment. The machining units are fixed, and only the controlled movement of the parts to be finished relative to the tools of the finishing units makes it possible to bring these parts into contact with these tools. As a result, for each type of part, the user must design a suitable support and control members, which considerably increases the cost of processing the parts produced, in particular those which are produced in relatively small series.
Consequently, these machines are perfectly valid for the finishing of parts with simple shapes manufactured in large series, but are of less interest for small series precisely because of the high cost of the study and the production of specific supports adapted to these. rooms. In addition, complicated parts cannot be processed by these known machines.
To overcome these drawbacks, finishing centers have been developed comprising a programmable manipulator robot arranged to present workpieces to a certain number of finishing units. The known finishing centers however include a central handling robot placed on a fixed support and the finishing units are themselves mounted on fixed supports arranged around the handling robot.
The type of robot manipulator used has only a relatively small number of degrees of freedom and does not allow objects with particularly complex shapes to be brought into contact with the finishing tools. In addition, regular monitoring is essential to allow an operator to adjust the finishing units in position, depending on the wear of the finishing tools.
In order to remedy all the drawbacks mentioned above, a universal finishing machine capable of economically finishing parts produced in small series, in particular parts with complex shapes, has been developed by the same holder. This machine, described in the European patent application published under N <o> 0 236 368, comprises a manipulator robot of the pendulum type with at least six axes, mounted at the top of a closed enclosure containing the finishing units. However, in certain cases, the use of a manipulator robot may prove to be too costly or insufficiently rapid.
The present invention proposes to fill this gap by producing a relatively simple machine, all of whose operations can be controlled by a program.
For this purpose, the machine according to the invention, as defined above, is characterized in that the finishing tool of the finishing unit is mounted on a movable support along at least one linear axis of movement that is substantially radial by relative to the rotary table and a pivot axis substantially perpendicular to the plane formed by said linear axis of movement and the axis of rotation of the rotary table, in that the workpiece spindle is associated with drive means with control digital and in that the movements of said support of the finishing unit along said linear displacement axis and said pivot axis are provided by drive members of the numerically controlled type.
According to a preferred embodiment, said mobile support may include means for ensuring its controlled displacement along three orthogonal axes, that is to say a first horizontal axis which is substantially radial with respect to the rotary table, a second horizontal axis perpendicular to said first axis and a third axis. vertical.
According to another preferred embodiment, the means for ensuring the controlled movement along three orthogonal axes of the mobile support are associated with drive members of the numerically controlled type.
Preferably, the finishing tool is mounted on a pivoting element around a pivot axis perpendicular to the plane formed by the pivot axis of the movable support of the finishing unit and a straight line cutting this axis and parallel to the tool drive axis. Means are provided for ensuring the pivoting movement of the tool around the pivot axis of this element.
According to a particularly advantageous embodiment, the drive means for pivoting the movable element of the finishing tool around its pivot axis are associated with drive members of the numerically controlled type. These different drive members may each include an electric motor of the stepping type.
The rotary table is preferably equipped with several rotary workpiece spindles along an axis parallel to the axis of rotation of the table, these workpiece spindles all being mounted in an eccentric position on said table.
Advantageously, the finishing machine according to the invention comprises several finishing units each equipped with a finishing tool, these different finishing units being arranged around the rotary table.
The present invention will be better understood with reference to the description of a preferred embodiment and its variants, and to the attached drawing in which:
fig. 1 represents a perspective view, partially cut away, of a particularly advantageous embodiment of a finishing machine according to the invention,
fig. 2 represents in schematic form a simplified embodiment of the machine according to the invention,
fig. 3 shows a variant with three finishing units, and
fig. 4 shows a variant with eight finishing units arranged regularly around a rotary table with eight workpiece-holding spindles.
With reference to fig. 1, the machine shown, which corresponds to a particular embodiment of the finishing machine according to the invention, essentially comprises a frame 10 on which is mounted a rotary table 11 at the periphery of which is mounted a workpiece spindle 12 rotatable around an axis 13, intended to carry a part 9 which is capable of being rotated in two opposite directions, illustrated by arrow C, because the workpiece spindle 12 is rotatable. This pin is mounted on the upper end of a drive shaft 14 of the numerically controlled type. In practice, this axis is driven by an electric motor 15 which is for example of the stepping type or by a direct current motor associated with an incremental device known per se.
A finishing unit 16 comprises at least one finishing tool 17, which is mounted on a movable support 18 integral with the frame 10. In the example shown, the finishing tool consists of an abrasive strip 19 stretched between two drums 20 mounted on an element 21 pivoting about a pivot axis 22 in two opposite directions illustrated by the double arrow D. The abrasive belt 19 is driven by a drive motor 23 which carries a motor pulley 24 on which is mounted a drive belt 25 engaged on a mad pulley 26 whose axis is linked to one of the two drums 20 over which the abrasive belt 19 passes. This assembly is carried by a rigid structure 27, itself linked to a cradle 28 arranged to tilt in the direction of the double arrow B around an axis 29 carried by a structure 30.
The structure 30 is, in the example shown, movable along three orthogonal axes X, Y and Z by virtue of a system of two slides 31 and 32 which ensure the movements of the structure 30 respectively along the two orthogonal horizontal axes X and Y and thanks to the shaft 33 which ensures the movements of this frame along the vertical axis Z. To ensure these movements, the slides 31 and 32 are respectively associated with drive motors 34 and 35. To ensure the vertical movement along the axis Z, the shaft 33 is associated with a drive motor 36. These various motors can be of the stepping type or direct current motors preferably associated with rotary screws engaged in threaded parts or nuts integral with the corresponding mobile elements to constitute numerically controlled drive members.
The pivoting of the cradle 28 is controlled by numerically controlled drive members, commonly called digital axes which are, in this case, preferably constituted by a DC motor or a stepping motor 37 associated with a rotary screw 38, engaged in a threaded piece 39 integral with said cradle 28.
The element 21 of the finishing tool pivots about the pivot axis 22 is provided by a drive motor 39, also of the stepping or direct current type, associated with a rotary screw 40 engaged in a threaded piece 41 integral with this element.
The assembly constituted by the frame, the cradle 28 and the element 21 of the finishing unit constitutes the movable support of the finishing tool. In the example shown, this mobile support is arranged to move along three orthogonal axes X, Y and Z, to pivot around an axis 29 carried by the frame 30 in two opposite directions illustrated by the arrow B and to pivot around of an axis 22 in two opposite directions illustrated by the double arrow D. Furthermore, the part carried by the workpiece spindle 12 is capable of rotating around the axis 13 of this workpiece spindle in two opposite directions illustrated by arrow C. All the movements of the finishing tool and the workpiece are controlled by numerically controlled drive members. In common parlance, it is said that the drive axes are "digitized".
Fig. 2 shows, in schematic form, a simplified embodiment of the machine illustrated in FIG. 1. In this variant, a workpiece 13 carried by a single workpiece spindle 14, rotatable about an axis 12, is machined by a finishing tool 17 constituted for example by an abrasive band 17 commonly called emery band. The finishing tool 17 is carried by a movable support 18, itself mounted on a frame 10 which is fixed. The mobile support in this case consists of a cradle 50 secured to a slide 51 capable of moving in the directions indicated by the double arrow X which corresponds to a horizontal axis intersecting the axis 12 of the workpiece spindle 14 Furthermore, the cradle 50 comprises means which allow the finishing tool 17 to pivot in two opposite directions illustrated by the double arrow B around the axis 29.
This particularly simple embodiment allows relatively simple machining or finishing. It is understood that the machine illustrated in FIG. 1, in which the number of possible movements of the tool is much greater, makes it possible to treat parts with much more complex shapes. In particular, this machine allows the sanding and polishing of complex parts such as propeller-shaped turbine blades, fittings, door handles, etc.
Fig. 3 illustrates another embodiment in which the frame 10 carries a rotary table on which are mounted four workpiece pins 14 and around which are mounted three finishing units 16. The workpiece pin 14 which is not in face of a finishing unit corresponds to a neutral position intended for loading a part to be treated and for taking up the treated part. In this embodiment, each piece passes successively in front of the three finishing units 16 where they undergo complementary successive interventions.
Fig. 4 shows a generalization of the principle released from the embodiment shown in FIG. 3. The frame 10 carries a rotary table 11 on which are mounted eight work-holding spindles 14, one of which 60 corresponds to a neutral position, while the others each correspond to a finishing unit 16. The finishing units can be designed and controlled in such a way that they carry out additional operations on the same part or in such a way that they each carry out a series of specific interventions on a specific part which is brought before them.
The present invention is not limited to the embodiments described and shown in the figures. The number and structure of the finishing units can be changed from one embodiment to another. To process parts with simple shapes, machines such as the one shown in fig. 2 may be sufficient. On the other hand, when the parts have complex shapes or structures, the finishing units must have a greater number of degrees of freedom.
Furthermore, when the number of parts to be treated corresponds to small series, the machine may comprise only one finishing unit whereas when the number of parts to be treated is very large, the machine preferably comprises several finishing units. arranged around a turntable with several workpiece spindles, possibly associated with automatic loading and recovery equipment.