EP0452312A1 - Machine-outil modulaire comportant au moins une unite d'usinage - Google Patents

Machine-outil modulaire comportant au moins une unite d'usinage

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Publication number
EP0452312A1
EP0452312A1 EP89906380A EP89906380A EP0452312A1 EP 0452312 A1 EP0452312 A1 EP 0452312A1 EP 89906380 A EP89906380 A EP 89906380A EP 89906380 A EP89906380 A EP 89906380A EP 0452312 A1 EP0452312 A1 EP 0452312A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
machine according
central structure
machining
vertical
machining unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP89906380A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Buessinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SOMEX SA
Original Assignee
SOMEX SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SOMEX SA filed Critical SOMEX SA
Publication of EP0452312A1 publication Critical patent/EP0452312A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q37/00—Metal-working machines, or constructional combinations thereof, built-up from units designed so that at least some of the units can form parts of different machines or combinations; Units therefor in so far as the feature of interchangeability is important
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/01—Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q39/00—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation
    • B23Q39/04—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being arranged to operate simultaneously at different stations, e.g. with an annular work-table moved in steps
    • B23Q39/042—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being arranged to operate simultaneously at different stations, e.g. with an annular work-table moved in steps with circular arrangement of the sub-assemblies

Definitions

  • the present invention relates to a modular machine tool comprising a frame, at least one machining unit, at least one central structure arranged on the frame to support several machining units and at least one workpiece support, and means control to control at least said machining unit, the central structure having at least three vertical and perpendicular reference faces two by two, each of which is arranged for mounting a machining unit.
  • French patent application No. 2 055 S96 proposes a modular machine tool of the type indicated in the introduction.
  • This machine has a central support of generally cubic shape, on the sides of which it is possible to mount different standardized machining units, in particular three axes with numerical control.
  • This construction is advantageous in view of the interchangeability of the machining units, but the versatility of the machine is limited by the fact that it does not allow mounting for vertical machining by a standard unit. For this, a te l unit should then be mounted on an external support, separate from the central support.
  • US Patent No. 2,028,727 also shows a machine tool having a central parallelepiped base provided with lateral reference surfaces for mounting machining units.
  • each of these units must be mounted on a respective relatively large and heavy lateral base, which must rest on a horizontal surface of a frame while the central base serves above all to guarantee its position and to support a workpiece table .
  • Each lateral base carries either a horizontal slide or a vertical slide block, so that each machining unit has only one axis of movement.
  • the bases contain the power supply cables of the machining units, which complicates their construction and the assembly of these units.
  • the present invention aims to provide a modular and scalable machine tool, easily convertible thanks to multiple possibilities of mounting one or more machining units, as well with vertical axis as with horizontal or inclined axis, and being able to use different standardized types of machining units with or without numerical control, as well as with different bodies for transferring the workpieces.
  • the invention provides a machine tool of the ': ype indicated in the preamble, characterized in that each machining unit is mounted on the central structure by means of at least one pair of removable vertical uprights, made integral with one of the reference faces of the central structure.
  • the frame comprises a box-shaped base and an external chassis mounted on the base independently of said central structure, this chassis being arranged to carry control and supply members.
  • the external chassis may include tubular structural elements in which electrical cables and supply conduits for the machining unit are housed.
  • said tubular elements are metal profiles with a square or rectangular section.
  • the base may include at least one container for collecting the lubrication liquid and carry a pump arranged to deliver this liquid to distribution pipes to the machining unit. It can also include a chip recovery tank and a chip removal device, provided with an endless central chain carrying pallets arranged to scrape the bottom of said tank, and with a step-by-step drive mechanism. -not of this chain, for example with pneumatic cylinder.
  • the reference faces of the central structure are identical in size.
  • the central structure has substantially the shape of a prism with a vertical axis and a square section, each of the four lateral faces of the prism being a reference face.
  • the machine comprises at least one spacer element arranged to be fixed on any one of the reference faces, this element comprising a bearing face intended to be applied against said reference face, and another reference face which is parallel to the bearing face and on which a pair of said vertical uprights is fixed.
  • the thickness of the spacer element between its bearing face and its reference face is equal to half the thickness of the central structure between two opposite reference faces.
  • the spacer comprises, along two opposite vertical edges of its reference face, chamfers at ° each forming a vertical reference surface arranged to carry one of said vertical uprights.
  • two identical spacing elements can be fixed respectively on two perpendicular reference faces of the central structure, so as to form, by their neighboring chamfers, a pair of reference surfaces situated in a common vertical plane and each carrying a desd i ⁇ s vertical posts, these posts being arranged to gate r a united machining side horizontal axis disposed ⁇ ° with respect to said perpendicular reference faces of the central structure.
  • the machine comprises at least one upper support plate, arranged in a horizontal plane above the support of the workpiece and supported by a pair of said vertical uprights, this upper plate comprising at least one surface reference for carrying a vertical axis machining unit.
  • This upper plate can be stabilized by fixing to the above-mentioned external chassis.
  • the workpiece support comprises a rotary workpiece table, or a linear pallet transfer mechanism.
  • fig. " 1 is a schematic plan view showing a form of arrangement of a machine according to the invention
  • fig. 2 is a schematic view in elevation along arrow II of FIG. ' l,
  • fig. 3 is a perspective view showing in more detail a machine according to the invention, equipped with four machining units,
  • fig. is a schematic view in vertical section of a chip evacuator shown in fig. I,
  • fig. 5 is a schematic plan view of an exemplary arrangement comprising a single machining unit.
  • fig. G is an elevation view of the machine illustrated in FIG. 5.
  • fig. 7 is a schematic plan view of an arrangement comprising four machining units mounted on two juxtaposed central structures,
  • FIG. 8 is a schematic plan view showing an arrangement with five machining units with a horizontal axis
  • FIG. 9 is a schematic plan view of a machine comprising five machining units with horizontal axis and three machining units with vertical axis, as well as a circular transfer table with eight stations, and FIG. 10 is a front elevational view of the arrangement shown
  • the machine shown comprises a frame comprising a rigid base 1 constructed in the form of a box and an external frame 2 mounted on the periphery of the base 1 and consisting of ordinary tubular profiles with square or rectangular section.
  • This tubular chassis contains most of the distribution pipes and the electrical cables supplying and controlling the machining units.
  • the control cables are connected to a control console 3 (fig. 1) which may be of the digital type and which is suspended from an arm of the chassis 2 within reach of an operator 5.
  • the chassis 2 is equipped with an automatic protection gate 6.
  • the chassis in this example supports a cabinet 7 for pneumatic components and a cabinet 8 for hydraulic components.
  • the base box 1 can contain a wide variety of auxiliary equipment, in particular a tank 10 for recovering a lubrication liquid, with the corresponding filtration and supply members, as well as a pump 11 delivering this liquid under pressure in pipes housed inside the tubular profiles of the chassis 2, to join the machining units.
  • auxiliary equipment in particular a tank 10 for recovering a lubrication liquid, with the corresponding filtration and supply members, as well as a pump 11 delivering this liquid under pressure in pipes housed inside the tubular profiles of the chassis 2, to join the machining units.
  • a central structure 12 in the form of a prism with a vertical axis and a square section, constituting a support barrel for one or more machining units and for a support device for the parts to be machined.
  • central structure does not mean that this structure is found necessarily in the middle of the machine, but that it forms the center of a production unit comprising several distinct units.
  • the four vertical faces of the central structure 12 are machined with great precision, for example rectified, to serve as reference surfaces on which it is possible to fix, in a very precise and very rigid manner, support members which are constituted here by pairs of vertical uprights 14a, 14b and I c, arranged as seen in fig.
  • fig. 3 shows two machining units I 6a and 16c mounted respectively at locations 15a and 15c, on the corresponding uprights 14.
  • the placement 15b is free and could be occupied for example by a support 17 of a linear transfer device for the parts "
  • the pairs of uprights 14a and 14c carrying the machining units are not fixed directly to the reference faces of the central structure 12. but are made integral with the latter by means of spacers 20 which have support faces 20 'fixed against the reference faces of the structure 12.
  • the elements 20 themselves have, opposite the structure 12, the same vertical reference face 21 arranged to receive a pair of uprights 14.
  • the total thickness of a spacer 20 is equal to half that of the structure 12.
  • the construction of the structure 12 and of a spacer 20 can be arbitrary, provided that it is extremely rigid.
  • L a structure 20 may advantageously be provided with a central longitudinal passage (not shown) which can be used for example for the return of a linear transfer chain.
  • the support members for the workpieces can advantageously be mounted on the horizontal upper face 22 of the structure 12.
  • a circular transfer device 23 provided with a support table 24 of part, rotatable around a vertical axis 25. It is a well-known member, provided with an indexing system making it possible to position the parts with precision opposite the machining units.
  • Fig. 3 also shows how two upper machining units 16d and 16e with a vertical axis can be mounted above the units 16a and 16c, to machine the parts at the same time as the latter.
  • Each unit 16d, 16e is fixed on a respective horizontal upper plate 26, itself fixed in a position that can be adjusted precisely at the top of the uprights 14 carrying the units 16a. 16c, as well as chassis 2.
  • each machining unit 16 comprises a translation module 2S with three orthogonal axes, the correct orientation of which is ensured by the reference surfaces provided on the elements 12, 20 and 26.
  • FIG. 3 also shows the advantage constituted by the external tubular frame 2 which surrounds all the machining units and which makes it possible to bring opposite the different possible locations of these units, the cables or supply and control lines which are thus particularly easy to establish and well protected.
  • Fig. 4 schematically represents a chip evacuation member 30, disposed inside the base box 1, in a Dac ⁇ e chip recovery 31 which is combined with the liquid recovery tank 10.
  • the tank 31 has inclined side walls and a flat bottom to concentrate the chips in a middle area where a single endless central chain 32 equipped with pallets 33 which scrape the flat bottom of the tank 31 and the bottom of an inclined spout 34 extending outside of the base 1, for dumping the shavings on an appropriate evacuation member .
  • the pallets preferably have the shape of a triangle and are staggered on either side of the rubbing chain, as are the pallets against the flat bottom of the recovery tank.
  • the chain 32 is carried and guided by a toothed wheel 37 and free wheels 35 and 36.
  • the wheel 37 is integral with a shaft carrying a second toothed wheel 38 which is located outside the tank 31 and which is driven by means of a step-by-step mechanism comprising a pneumatic cylinder 40 and a ratchet device 41 actuated back and forth by this cylinder.
  • a step-by-step mechanism comprising a pneumatic cylinder 40 and a ratchet device 41 actuated back and forth by this cylinder.
  • the modular design of the machine according to the invention makes it possible to obtain an easily transformable, upgradeable and flexible machine from the point of view of its use, as will be shown below with reference to FIGS. 5 to 10 which represent some examples of provisions of a. variable number of machining units, among a multitude of possibilities achievable in the same machine.
  • the extremely simple case illustrated in figs. 5 and 6 shows a basic arrangement comprising a single machining unit 16a with a horizontal axis, mounted laterally on the central structure 12 by means of the uprights 14a.
  • the acquisition of this elementary form of the machine is relatively inexpensive, for example for a small workshop, but it offers enormous possibilities for further development, on the one hand by exchanging the unit 16a for a standard unit- d 'another type depending on the work to be done, and secondly by completing the machine with additional machining units such as the I6f unit shown in broken lines in fig. 6.
  • this unit is equipped with an inclined sliding base plate & 3 giving the desired inclination to the axis 44 of the rotary spindle.
  • a second central structure 12 ′ made up in fact of two juxtaposed spacer elements 20, is fixed against the reference face 13b of the latter. Of course, it is also supported by the base 1.
  • the two aligned structures 12 and 12 ' together form a rectangular barrel on which four machining units with horizontal axes 16a, 16c, 16g and 16h have been mounted, by l 'through pairs of uprights 14.
  • This machine can comprise for example two machining stations with two units, these stations being served by a linear transfer device for the parts, mounted on the top of the structures 12 and 12'.
  • Fig. S shows a particularly advantageous arrangement of a machine according to the invention which can also be obtained by completing the basic version illustrated in FIGS. 5 and 6.
  • the central structure 12 is completed by three spacing elements 20 as described above, each carrying a machining unit 16a, 16b, 16c opposite its reference face 21 located opposite the central structure.
  • the two vertical edges of this face 21 are provided with 45 ° chamfers which are rectified to each form a vertical reference surface 50 on which a vertical upright 14 can be fixed 14.
  • the depth of the chamfers is chosen so that.
  • FIGs. 9 and 10 illustrate an ideal configuration of a machine for the circular transfer of parts using a 2 ⁇ rotary table.
  • this machine further comprises three upper machining units I6k, 161 and 16m with vertical axis. These upper units are mounted as described with reference to FIG. 3.
  • the circular transfer mechanism has eight stations, namely a loading station 51, the five machining stations, a washing station 52 and an unloading station 53.
  • the parts are loaded and unloaded by means of an automatic manipulator 54 which is a well-known robot arm. This transfers the workpieces to an arrival track 55 to place them on the station 51, and it takes the machined pieces from station 53 to place them on an evacuation track 56.
  • the invention makes it possible to combine a variable number and various types of machining units on the same frame, so as to form a machine tool which can easily undergo multiple transformations, in particular for adapt to small series productions.
  • the support members are modular and suitable for standard machining units, it is possible to mount the latter indifferently in several locations and in different directions.
  • the same frame can be used indifferently for manually controlled units or for a set of numerically controlled units.
  • the possibility of using different types of transfer mechanisms further increases the flexibility of the machine.

Abstract

L'invention concerne une machine-outil modulaire agencée pour être facilement transformable, grâce à de multiples possibilités de monter une ou plusieurs unités d'usinage de différents types standardisés. Le bâti comporte un caisson de base (1) complété par un châssis extérieur (2) en profilé tubulaire. En dedans de ce châssis, la base porte une structure centrale rigide (12) pouvant avoir la forme d'un prisme, dont les faces latérales sont des faces de référence pour le montage d'unités d'usinage (16a à 16e). La structure centrale (12) peut être complétée par des éléments d'écartement (20) fixés sur elle et pourvus également de faces de référence (21). Les unités d'usinage sont montées sur des montants verticaux (14) fixés aux faces de référence. Le sommet de la structure centrale porte un dispositif de support et/ou de transfert (23) des pièces à usiner. Les câbles de commande et les lignes d'alimentation des unités d'usinage passent dans le châssis extérieur tubulaire (2). Applications: machines-outils avec ou sans commande numérique.

Description

MACHINE-OUTIL MODULAIRE COMPORTANT AU MOINS UNE UNITE D'USINAGE.-
La présente invention concerne une machine-outil modulaire comportant un bâti, au moins une unité d'usinage, au moins une structure centrale disposée sur le bâti pour supporter plusieurs unités d'usinage et au moins un support de pièce à usiner, et des moyens de commande pour commander au moins ladite unité d'usinage, la structure centrale présentant au moins trois faces de référence verticales et perpendicu¬ laires deux à deux, dont chacune est agencée pour le montage d'une unité d'usinage.
Les opérations d'usinage complexes, nécessitant l'emploi de plusieurs unités d'usinage dans une même machine, se font généralement au moyen de machines-outils spéciales, adaptées aux pièces à traiter et équipées pour cela d'unités d'usinage spécifiques. Il s'agit donc de machines complexes qui sont presque exclusivement réservées à l'usinage d'une grande série de pièces ou éventuellement de deux ou plusieurs séries de pièces très voisines. En cas de changement de production, leur transformation est souvent difficile et coûteuse et nécessite une immobilisation assez longue, voire impossible. 11 existe donc un marché pour des machines capables d'exécuter des travaux multiples, mais mo ins coûteuses et surtout adaptables à des besoins variés grâce à la possibi lité de monter des unités d'usinage standardisées et interchan¬ geables, dans différentes positions.
A cet effet, la demande de brevet français n° 2 055 S96 propose une machine-outi l modulaire du type indiqué en préambu le. Cette machine a un support central de forme générale cubique, sur les côtés duquel on peut monter différentes unités d'usinage standardisées, notamment à trois axes à commande numérique. Cette construction est avantageuse au poi nt de vue de l'interchangeabilité des unités d'usinage, mais la polyvalence de l a machine est l imitée par le fait que celle-ci ne permet pas un montage pour usinage vertical par une unité standard. Pour cela, une te l le unité devrait alors être montée sur un support extérieur, distinct du support central. Le brevet US n° 2 028 727 montre aussi une machine-outil ayant un socle cental parallélépipédique pourvu de surfaces latérales de référence pour le montage d'unités d'usinage. Toutefois, chacune de ces unités doit être montée sur un socle latéral respectif relativement grand et lourd, qui doit reposer sur une surface horizontale d'un bâti tandis que le socle central sert avant tout à garantir sa position et à supporter une table porte-pièces. Chaque socle latéral porte soit une coulisse horizontale, soit un bloc à coulisse verticale, de sorte que chaque unité d'usinage ne bénéficie que d'un seul axe de déplacement. De plus, les socles contiennent les câbles d'alimentation électrique des unités d'usinage, ce qui complique leur construction et le montage de ces unités.
C'est pourquoi la présente invention a pour but de fournir une machine- outil modulaire et évolutive, aisément convertible grâce à des possibilités multiples de monter une ou plusieurs unités d'usinage, aussi bien à axe vertical qu'à axe horizontal ou incliné, et pouvant utiliser différents types standardisés d'unités d'usinage avec ou sans commande numérique, aixisi qu'avec différents organes de transfert des pièces à usiner.
Dans ce but, l'invention fournit une machine-outil du ':ype indiqué en préambule, caractérisée en ce que chaque unité d'usinage est montée sur la structure centrale par l'intermédiaire d'au moins une paire de montants verticaux amovibles, rendus solidaires de l'une des faces de référence de la structure centrale.
Une réalisation avantageuse prévoit que le bâti comporte une base en forme de caisson et un châssis extérieur monté sur la base indépendam¬ ment de ladite structure centrale, ce châssis étant agencé pour porter des organes de commande et d'alimentation. Le châssis extérieur peut comporter des éléments structurels tubulaires dans lesquels sont logés des câbles électriques et des conduits d'alimentation de l' unité d'usinage. De préférence, lesdits éléments tubulaires sont des profilés métalliques à section carrée ou rectangulaire. La base peut comporter au moins un bac de récupération du liquide de lubrification et porter une pompe agencée pour refouler ce liquide vers des conduites de distribution à l'unité d'usinage. Elle peut comporter également un bac de récupération des copeaux et un organe d'évacuation de ces copeaux, pourvu d'une chaîne centrale sans fin portant des palettes agencées pour racler le fond dudit bac, et d'un mécanisme d'entraînement pas-à-pas de cette chaîne, par exemple à vérin pneumatique.
De préférence, les faces de référence de la structure centrale sont identiques quant à leurs dimensions. En général, la structure centrale présente sensiblement la forme d'un prisme à axe vertical et à section carrée, chacune des quatre faces latérales du prisme étant une face de référence.
Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse, la machine comporte au moins un élément d'écartement agencé pour être fixé sur l'une quelconque des faces de référence, cet élément comportant une face d'appui destinée à être appliquée contre ladite face de référence, et une autre face de référence qui est parallèle à la face d'appui et sur laquelle est fixée une paire desdits montants verticaux. De préférence, l'épaisseur de l'élément de l'écartement entre sa face d'appui et sa face de référence est égale à la moitié de l'épaisseur de la structure centrale entre deux faces de référence opposées.
Dans une forme antageuse, l'élément d'écartement comporte, l e long de deux bords verticaux opposés de sa face de référence, des chanfreins à ° formant chacun une surface verticale de référence agencée pour porter un desdits montants verticaux. De cette manière, deux éléments d'écartement identiques peuvent être fixés respectivement sur deu x faces de référence perpendiculaires de la structure centrale, de manière a former par leurs chanfreins voisins une paire αe surfaces de référence situées dans un plan v ertical commun et portant chacune un desd iτs montants verticaux, ces montants étant agencés pour porter une uni té d'usinage à axe horizontal disposé à ^ ° par rapport auxdites faces de référence perpendiculaires de la structure centrale. Dans une forme de réalisation particulière, la machine comporte au moins une plaque supérieure de support, disposée dans un plan horizontal au-dessus du support de la pièce à usiner et supportée parune paire desdits montants verticaux, cette plaque supérieure comportant au moins une surface de référence pour porter une unité d'usinage à axe vertical. Cette plaque supérieure peut être stabilisée par fixation au châssis extérieur mentionné plus haut.
Dans une forme de réalisation avantageuse, le support de pièce comporte une table rotative porte-pièce, ou un mécanisme de transfert linéaire de palettes.
La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'un exemple de réalisation d'une machine-outil modulaire selon l'invention, présentant différentes formes plus ou moins complexes selon le nombre d'éléments modulaires ou d'unités d'usinage qu'on y installe, comme le montrent les dessins, dans lesquels :
la fig." 1 est une vue schématique en plan montrant une forme de disposition d'une machine selon l'invention,
la fig. 2 est une vue schématique en élévation suivant la flèche II de la fig. ' l,
la fig. 3 est une vue en perspective montrant plus en détail une machine selon l'invention, équipée de quatre unités d'usinage,
la fig. est une vue schématique en coupe verticale d'un évacuateur de copeaux représenté en fig. I ,
la fig. 5 est une vue schématique en plan d'un exemple de disposition comportant une seule unité d'usinage.
la fig. G est une vue en élévation de la machine illustrée en fig. 5. la fig. 7 est une vue schématique en plan d'une disposition comportant quatre unités d'usinage montées sur deux structures centrales juxtaposées,
la fig.8 est une vue schématique en plan montrant une disposition à cinq unités d'usinage à axe horizontal,
la fig.9 est une vue schématique en plan d'une machine comportant cinq unités d'usinage à axe horizontal et trois unités d'usinage à axe vertical, ainsi qu'une table de transfert circulaire à huit stations, et la fig. 10 est une vue en élévation frontale de la disposition représentée
En référence aux fig. 1 à 3, la machine représentée comporte un bâti comprenant une base rigide 1 construite en forme de caisson et un châssis extérieur 2 monté sur le pourtour de la base 1 et constitué de profilés tubulaires ordinaires à section carrée ou rectangulaire. Ce châssis tubulaire contient la plupart des conduites de distribution et des câbles électriques d'alimentation et de commande des unités d'usinage. Les câbles de commande sont raccordés à un pupitre de commande 3 (fig. 1) qui peut être du type numérique et qui est suspendu à un bras du châssis 2 à portée d'un opérateur 5. En face de ce dernier, le châssis 2 est équipé d'un portillon automatique de protection 6. Du côté opposé, le châssis supporte dans cet exemple une armoire 7 pour des composants pneumatiques et une armoire 8 pour des composants hydrauliques. Pour sa part, le caisson de base 1 peut contenir une grande variété d'équipements auxiliaires, notamment un bac 10 de récupération d'un liquide de lubrification, avec les organes de filtration et d'alimentation correspondants, ainsi qu'une pompe 11 refoulant ce liquide sous pression dans des conduites logées à l'intérieur des profilés tubulaires du châssis 2, pour rejoindre les unités d'usinage.
Sur le caisson de base 1 est fixée rigidement une structure centrale 12 en îorme de prisme à axe vertical et à section carrée, constituant un fût de support pour une ou plusieurs unîtes d'usinage et pour un dispositif de support αes pièces devant être usinées. Dans l'expression structure centrale, le terme "central" ne signifie oas que cette structure se trouve nécessairement au milieu de la machine, mais qu'elle forme le centre d'un ensemble de production comprenant plusieurs unités distinctes. Dans cet exemple, les quatre faces verticales de la structure centrale 12 sont usinées avec une grande précision, par exemple rectifiées, pour servir de surfaces de référence sur lesquelles on peut fixer, d'une manière très précise et très rigide, des organes de support qui sont constitués ici par des paires de montants verticaux 14a, 14b et I c, disposés comme on le voit en fig. 1, pour définir, autour de la structure centrale 12, trois emplacements 15a, 15b et 15c pour différentes unités. Par exemple, la fig. 3 montre deux unités d'usinage I 6a et 16c montées respectivement aux emplacements 15a et 15c, sur lés montants 14 correspondants. L'em placement 15b est libre et pourrait être occupé par exemple par un support 17 d'un dispositif de transfert linéaire des pièces»
En fait, dans la fig. 3, les paires de montants 14a et 14c portant les unités d'usinage ne sont pas fixées directement sur les faces de référence de la structure centrale 12. mais sont rendues solidaires de celle-ci par l'intermédiaire d'éléments d'écartement 20 qui comportent des faces d 'appui 20' fixées contre les faces de référence de la structure 12. Les éléments 20 possèdent eux-mêmes, à l'opposé de la structure 12, une même face verticale de référence 21 agencée pour recevoir une paire de montants 14. Afin d'Obtenir une construction aussi modulaire que possible, l'épaisseur totale d'un élément d'écartement 20 est égale à la moitié de celle de la structure 12. Ainsi, dans l'exemple de la fig. 3, on obtient un fût central de double largeur, offrant une surface supérieure importante.
En pratique, la construction de la structure 12 et d'un élément d'écartement 20 peut être quelconque, pourvu qu'el le soit extrêmement rigide. On peut notamment utiliser des pièces coulées ou une construction soudée. L a structure 20 peut avantageusement être munie d'un passage longitudinal central (non représenté) pouvant servir par exemple au retour d'une chaîne de transfert linéaire. Les organes de support des pièces à usiner peuvent avantageusement être montés sur la face supérieure horizontale 22 de la structure 12. Dans l'exemple de la fig.3, il est prévu un dispositif de transfert circulaire 23 pourvu d'une table 24 de support de pièce, rotative autour d'un axe vertical 25. Il s'agit d'un organe bien connu, pourvu d'un système d'indexage permettant de positionner les pièces avec précision en regard des unités d'usinage.
La fig. 3 montre également comment deux unités supérieures d'usinage 16d et 16e à axe vertical peuvent être montées au-dessus des unités 16a et 16c, pour usiner les pièces en même temps que ces dernières. Chaque unité 16d, 16e est fixée sur une plaque supérieure horizontale respective 26, fixée elle-même dans une position réglable avec précision au sommet des montants 14 portant les unités 16a. 16c, ainsi qu'au châssis 2.
Dans l'exemple de la fig.3, les quatre unités d'usinage 16. groupées deux par deux, correspondent à deux stations d'usinage desservies par le dispositif de transfert circulaire 23. Les unités d'usinage 16 peuvent être avantageusement des unités standards du commerce, similaires ou différentes les unes des autres, pour effectuer par exemple des opérations telles que perçage, taraudage, fraisage, surfaçage etc. 11 peut s'agir aussi de têtes multibroches ou à renvoi d'angle. De préférence, chaque unité d'usinage 16 comprend un module de translation 2S à trois axes orthogonaux, dont l'orientation correcte est assurée par les surfaces de référence prévues sur les éléments 12. 20 et 26. La fig. 3 montre également l'avantage constitué par le châssis tubulaire extérieur 2 qui entoure l'ensemble des unités d'usinage et qui permet d'amener en face des différents emplacements possibles de ces unités, les câbles ou conduites d'alimentation et de commande qui sont ainsi particulièrement faciles à établir et bien protégés.
La fig. 4 représente schématiquement un organe 30 d'évacuation de copeaux, disposé à l'intérieur du caisson de base 1, dans un Dac αe récupération de copeaux 31 qui est combine au bac de récupération de liquide 10. Le bac 31 comporte des parois latérales inclinées et un fond plat pour concentrer les copeaux dans une zone médiane où circule une unique chaîne centrale sans fin 32 équipée de palettes 33 qui raclent Je fond plat du bac 31 et le fond d'un bec incliné 34 s'étendant à l'extérieur de la base 1, pour déverser les copeaux sur un organe d'évacuation approprié. Les palettes ont de préférence la forme d'un triangle et sont disposées en quinconce de part et d'autre de la chaîne qui frotte, ainsi que les palettes contre le fond plat du bac de récupération. La chaîne 32 est portée et guidée par une roue dentée 37 et des roues libres 35 et 36. Pour entraîner la chaîne, la roue 37 est solidaire d'un arbre portant une seconde roue dentée 38 qui se trouve à l'extérieur du bac 31 et qui est entraînée au moyen d'un mécanisme pas-à-pas comprenant un vérin pneumatique 40 et un dispositif à cliquet 41 actionné en va-et-vient par ce vérin. Grâce à la présence d'une unique chaîne 32 disposée au centre, la construction de l'organe d'évacuation de copeaux 30 est particulièrement simple. De plus, l'entraînement de la chaîne pas-à-pas n'exige qu'un mécanisme très simple et il permet aux copeaux de s'égoutter graduellement le long du fond incliné du bec 34.
La conception modulaire de la machine selon l'invention permet d'obtenir une machine facilement transformable, évolutive et flexible au point de vue de son utilisation, comme on le montrera ci-dessous en référence aux fig. 5 à 10 qui représentent quelques exemples de dispositions d'un . nombre variable d'unités d'usinage, parmi une multitude de possibilités réalisables dans une même machine.
Le cas extrêmement simple illustré par les fig. 5 et 6 montre une disposition de base comprenant une seule unité d'usinage 16a à axe horizontal, montée latéralement sur la structure centrale 12 par l'intermédiaire des montants 14a. L'acquisition de cette forme élémentaire de la machine est relativement peu coûteuse, par exemple pour un petit atelier, mais elle offre d'énormes possibilités d'évolution ultérieure, d'une part en échangeant l'unité 16a contre une unité standard- d'un autre type selon les travaux à effectuer, et d'autre part en complétant la machine par des unités d'usinage supplémentaires telles que l'unité I6f représentée en traits interrompus en fig. 6. A titre d'exemple, cette unité est équipée d'une plaque de base coulissante inclinée &3 donnant l'inclinaison voulue à l'axe 44 de la broche rotative. Dans le cas de la fig.7, une seconde structure centrale 12', composée en fait de deux éléments d'écartement 20 juxtaposés, est fixée contre la face de référence 13b de cette dernière. Bien entendu, elle est également supportée par la base 1. Ainsi, les deux structures alignées 12 et 12' forment ensemble un fût rectangulaire sur lequel on a monté quatre unités d'usinage à axes horizontaux 16a, 16c, 16g et 16h, par l'entremise de paires de montants 14. Cette machine peut comporter par exemple deux stations d'usinage à deux unités, ces stations étant desservies par un dispositif de transfert linéaire des pièces, monté sur le sommet des structures 12 et 12'.
La fig. S montre une disposition particulièrement intéressante d'une machine selon l'invention qui peut également être obtenue en complétant la version de base illustrée par les fig.5 et 6. Dans ce cas, la structure centrale 12 est complétée par trois éléments d'écartement 20 tels que décrits plus haut, portant chacun une unité d'usinage 16a, 16b, 16c en regard de sa face de référence 21 située à l'opposé de la structure centrale. Cependant, les deux bords verticaux de cette face 21 sont pourvus de chanfreins à 45° qui sont rectifiés pour former chacun une surface verticale de référence 50 sur laquelle on peut fixer un montant vertical 14. La profondeur des chanfreins est choisie de manière que. lorsque deux montants parallèles 14 sont fixés sur les chanfreins voisins de deux éléments d'écartement 20 formant entre eux un angle droit, l'ccartement entre ces montants est le même que celui d'une paire de montants fixés sur une face de référence de la structure centrale 12 ou d'un élément d'écartement 20. C'est ainsi qu'on peut fixer sur ces montants, exactement de la même manière que sur les autres, des unités d'usinage 16ι et 16j à axe horizontal disposé à 45° par rapport aux axes horizontaux des unités 16a à 16c. La machine illustrée en fig. 8 peut exécuter jusqu'à cinq opérations d'usinage simultanées, ou bien elle présente cinq stations d'usinage décalées de 45° si elle est équipée d'une table rotative 24 telle qu'illustrée en fig. 3.
Enfin, les fig.9 et 10 illustrent une configuration idéale d'une machine à transfert circulaire des pièces grâce à une table rotative 2^. En plus de cinq unités inférieures d'usinage 16a. L 61, 16b, 16j. 16c αisposees comme en fig. 8, cette machine comporte encore trois unités supérieures d'usinage I6k, 161 et 16m à axe vertical. Ces unités supérieures sont montées comme on l'a décrit en référence à la fig. 3. Le mécanisme de transfert circulaire comporte huit stations, à savoir une station de chargement 51, les cinq stations d'usinage, une station de lavage 52 et une station de déchargement 53. Le chargement et le déchargement des pièces se font au moyen d'un manipulateur automatique 54 qui est un bras de robot bien connu. Celui-ci transfère les pièces à usiner sur une piste d'arrivée 55 pour les placer sur la station 51 , et il prélève à la station 53 les pièces usinées pour les placer sur une piste d'évacuation 56.
La description qui précède montre que l'invention permet de combiner un nombre variable et des types divers d'unités d'usinage sur un même bâti, de manière à former une machine-outil qui peut subir facilement de multiples transformations, notamment pour s'adapter à des productions en petites séries. Comme les organes de support sont modulaires et adaptés à des unités d'usinage standards, il est possible de monter ces dernières indifféremment dans plusieurs emplaceme nts et dans différentes directions. En outre, le même bâti est utilisable indiffé¬ remment pour des unités à commande manuelle ou pour un ensemble d'unités à commande numérique. De plus, la possibilité d'utiliser différents types de mécanismes de transfert accroît encore la flexibilité de la machine.

Claims

Revendications
1. Machine-outil modulaire com portant un bâti , au moins une unité d'usinage, au moins une structure centrale disposée sur le bâti pour supporter plusieurs unités d'usinage et au moins un support de pièce à usiner, et des moyens de commande pour commander au moins ladite unité d'usinage, la structure centrale présentant au moins trois faces de référence verticales et perpendiculaires deux à deux, dont chacune est agencée pour le montage d'une unité d'usinage, caractérisée en ce que chaque unité d'usinage ( 16) est montée sur la structure centale ( 12, 12') par l'intermédiaire d'au moins une paire de montants verticaux amovibles ( 14), rendus soliadires de l'une des faces de référence ( 13a à 1 3d) de la structure centrale.
2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bâti comporte une base ( 1 ) en forme de caisson et un châssis extérieur (2) monté sur la base ( 1 ) indépendamment de ladite structure centrale, ce châssis étant agencé pour porter des organes de commande et d'alimentation.
3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le châssis extérieur (2) comporte des éléments structurels tubulaires dans l esquels sont l ogés des câbles électriques et des conduits d'alimentat ion de l 'unité d' usinage ( 16).
4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits éléments tubulaires sont des profi lés métalliques à section carrée ou rectangulaire.
5. Mach i ne selon la revendication 3, caractérisée en ce que l a base ( 1 ) comporte au moins un bac ( 1 0) de récupération du l iquide de l ubπ fi- cation et une pompe ( 1 1 ) agencée pour refouler ce l iquide vers des conduites de distribution à l'un ité d' usinage, ces conduites étant logées dans les éléments structurels tubulaires du châssis e xtérieur.
6. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la base ( 1) comporte un bac (31) de récupération de copeaux et un organe (30) d'évacuation de ces copeaux, pourvu d'une chaîne centrale sans fin (32) portant des palettes agencées pour racler le fond dudit bac, et d'un mécanisme d'entraînement pas-à-pas (38, 40, 41) de cette chaîne.
7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce ψe ledit mécanisme d'entraînement comporte un vérin pneumatique (40).
8. Machine selon la revendication i, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un élément d'écartement (20) agencé pour être fixé sur l'une quelconque des faces de référence (13), cet élément comportant une face d'appui (201) destinée à être appliquée contre ladite face de référence, et une autre face de référence (21) qui est parallèle à la face d'appui et sur laquelle est fixée une paire desdits montants verticaux (14).
9. Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'épaisseur de l'élément de l'écartement (20) entre sa face d'appui et sa face de référence est égale à la moitié de l'épaisseur de la structure centrale ( 12) entre deux faces de référence opposées.
10. Machine selon la revendication S, caractérisée en ce que l'élément' d'écartement (20) comporte, le long de deux bords verticaux opposés de sa face de référence, des chanfreins à 45° formant chacun une surface verticale de référence (50) agencée pour porter un desdits montants verticaux.
1 1. Machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que deux éléments d'écartement identiques (20) sont fixés respectivement sur deux faces de référence perpendiculaires de la structure centrale ( 12), de manière à former par leurs chanfreins voisins une paire de surfaces de référence situées dans un plan vertical commun et portant chacune un desdits montants verticaux, ces montants étant agencés pour porter une unité d'usinage ( 16i, I 6j) à axe horizontal disposé à 45° par rapport auxdiτes faces de référence perpendiculaires de la structure centrale ( 12).
12. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une plaque supérieure de support (26), disposée dans un plan horizontal au-dessus du support de la pièce à usiner et supportée par une paire desdits montants verticaux ( 14), cette plaque supérieure compor- tant au moins une surface de référence pour porter une unité d'usinage à axe vertical (16d, 16e).
13. Machine selon les revendications 2 et 12, caractérisée en ce que ladite plaque supérieure (26) est stabilisée par fixation audit châssis extérieur (2).
14. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support de pièce comporte une table rotative porte-pièce (24).
15. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support de pièce comporte un mécanisme de transfert linéaire de palettes.
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