FR2916663A1 - Centre d'usinage multiaxes de haute precision comportant au moins deux axes pilotes rotatifs au niveau d'une table multiaxes - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un centre d'usinage (1) multiaxes comportant au moins deux axes pilotés rotatifs au niveau d'une table multiaxes (6) qui comporte, monté sur une embase (7), un premier plateau diviseur continu (8) rotatif autour d'un premier axe de rotation (9) dit de basculement incliné par rapport à l'horizontale, et sur lequel est embarqué un second plateau diviseur continu (10) rotatif autour d'un second axe de rotation (11) et conçu apte à évoluer simultanément au précédent ( 8 ) .Il se caractérisé en ce que ladite table multiaxes (6) est montée mobile par rapport à un banc (2) que comporte ledit centre d'usinage (1) selon une direction dite longitudinale (X) coplanaire audit axe de basculement (9), entre au moins une première position de travail (13) et une seconde position fixe de chargement (14).

Description

L'invention concerne un centre d'usinage multiaxes comportant au moins

deux axes pilotés rotatifs au niveau d'une table multiaxes qui comporte, monté sur une embase, un premier plateau diviseur continu rotatif autour d'un premier axe de rotation dit de basculement incliné par rapport à l'horizontale, et sur lequel est embarqué un second plateau diviseur continu rotatif autour d'un second axe de rotation et conçu apte à évoluer simultanément au précédent. La présente invention entre dans le domaine des machines- outils, notamment travaillant par enlèvement de copeaux. L'invention concerne plus particulièrement un centre d'usinage pour des opérations de fraisage, perçage, taraudage et similaire, exécutées par une ou plusieurs broches d'usinage. Une telle machine est pilotée par un système de commande, qui pilote le déplacement d'organes mobiles de la machine, selon des directions désignées de façon normalisée sous le nom d'axes. Un centre d'usinage comporte des axes linéaires ou/et rotatifs pour la commande des mouvements relatifs d'au moins une broche d'usinage par rapport au moins une pièce à usiner. Un centre d'usinage comportant au moins cinq axes, dont trois axes linéaires généralement orthogonaux et dont deux définissent un plan horizontal, et au moins deux axes rotatifs, est une machine capable d'exécuter le maximum d'usinage en un seul posage de la pièce à usiner. Une telle machine permet d'exécuter des usinages obliques, mais aussi des usinages de forme, et rend inutile l'emploi supplémentaire d'autres types de machines-outils, notamment de machines à électro-érosion par enfonçage, en particulier dans le cas d'usinage de cavités profondes. En effet, la conception d'une machine cinq axes permet des inclinaisons qui autorisent l'utilisation d'outils relativement courts, rigides et performants, en particulier dans l'usinage de matières très dures. Une telle machine permet encore d'utiliser les zones de coupe les plus performantes d'un outil de forme, par exemple d'une fraise boule. Différentes technologies existent, quant à la répartition des axes rotatifs. Le centre d'usinage comporte au moins un banc, qui supporte, soit directement, soit par l'intermédiaire d'organes mobiles, une broche d'usinage d'une part, et une pièce à usiner d'autre part. Cette dernière est généralement posée sur une table, à l'aide de moyens de bridage. Une première conception consiste à regrouper les axes rotatifs au niveau d'une tête portant la broche d'usinage. Une telle conception nécessite une très haute précision de réalisation de composants complexes. Les débattements angulaires des axes rotatifs sont généralement limités en raison des contraintes d'alimentation ou encore de contraintes géométriques et de réalisation. L'accessibilité peut se révéler difficile. Une seconde conception, qui constitue le cadre de la présente invention, situe les axes rotatifs au niveau de la table porte-pièce. Cette conception est généralement préférée quand on souhaite utiliser la base d'une machine comportant trois axes linéaires, pour la transformer en machine à cinq axes ou plus. En effet, il est alors inutile de modifier le montage de la broche d'usinage, qu'elle soit horizontale ou verticale.

Cette conception permet d'atteindre une très haute précision géométrique de positionnement et de reproductibilité du centre d'usinage, qui est particulièrement recherchée dans le cadre de l'invention. L'emploi d'une broche verticale est souvent plus économique, au niveau de la construction de la machine, qu'une broche horizontale. On connaît l'emploi de deux plateaux diviseurs, dont le second pivote autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de pivotement du premier, sur la table duquel il est embarqué.

Cette solution n'est guère satisfaisante en raison du porte-à- faux important d'une pièce montée sur son bridage au niveau du second plateau, ce qui ne permet pas d'assurer la précision requise en cas d'usinage sous des efforts de coupe importants. Il est encore connu, par exemple par le document KR20040035578, pour pallier ce problème de porte-à-faux, d'utiliser une table berceau, qui comporte un plateau rotatif, qui est monté pivotant autour d'un axe parallèle à sa surface de bridage, généralement dans un étrier en U. Une telle table berceau est volumineuse, en raison de son dimensionnement nécessairement important pour assurer rigidité et précision, ce qui nécessite un surdimensionnement de la machine, et pose généralement de nombreux problèmes d'interférence lors de l'opération d'usinage. Une telle table berceau se révèle, encore, relativement mal adaptée à des opérations de palettisation par échange d'une palette porte-pièce bridée sur la table, car elle nécessite des surcourses, en raison de son encombrement. Cette difficulté de palettisation se conjugue à un coût relativement élevé de mise en oeuvre de cette fonction, qui nécessite en général un rallongement du banc de la machine, et donc de ses carénages, ainsi que trois axes de mouvement au niveau du palettiseur. Dans un cas comme dans l'autre, l'encombrement nécessairement assez important des axes rotatifs, en raison des nécessités de rigidité, de précision, et aussi de puissance puisqu'il est même envisageable de réaliser des opérations de tournage sur de tels axes rotatifs, se traduit par une ergonomie médiocre au niveau de l'opérateur, en termes d'accès à la pièce usinée, notamment pour des vérifications géométriques ou d'état de surface.

Un autre problème propre à l'usinage dit à grande vitesse, c'est-à-dire avec des vitesses de rotation de broche d'usinage comprises entre plusieurs milliers et plusieurs dizaines de milliers de tours par minute, est la nécessité absolue de protéger les opérateurs contre les impacts de copeaux ou de fragments d'outils, notamment de plaquettes d'usinage, qui, à ces vitesses, ont un effet équivalent à un impact de projectile d'arme à feu. La réalisation de moyens de cartérisation résistants et fiables au niveau de leurs ouvertures est donc une obligation. Ces moyens doivent être, de plus, conçus étanches en raison des hautes pressions de fluides de lubrification dans l'enceinte d'usinage, couramment 50 MPa voire davantage. Enfin, dans le domaine des machines-outils, il est toujours recherché, pour un encombrement externe donné, de pouvoir disposer des plus grandes courses de travail possible.

L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'état de la technique en proposant une géométrie compacte d'axes rotatifs combinés, permettant un accès aisé à l'opérateur, une haute précision en toute configuration d'usinage, et l'implantation de moyens de palettisation à un coût économique. A cet effet, l'invention concerne un entre d'usinage multiaxes comportant au moins deux axes pilotés rotatifs au niveau d'une table multiaxes qui comporte, monté sur une embase, un premier plateau diviseur continu rotatif autour d'un premier axe de rotation dit de basculement incliné par rapport à l'horizontale, et sur lequel est embarqué un second plateau diviseur continu rotatif autour d'un second axe de rotation et conçu apte à évoluer simultanément au précédent, caractérisé par le fait que ladite table multiaxes est montée mobile par rapport à un banc que comporte ledit centre d'usinage selon une direction dite longitudinale coplanaire audit axe de basculement, entre au moins une première position de travail et une seconde position fixe de chargement. Selon une caractéristique, ledit premier axe de basculement est incliné de 45 par rapport à l'horizontale, et que ledit second axe de rotation est sécant avec le précédent, et décrit une trajectoire inscrite dans un cône d'une ouverture de 45 par rapport audit premier axe de basculement. Selon une caractéristique, ledit second plateau diviseur est conçu apte à recevoir, au niveau d'une face perpendiculaire audit axe, une face complémentaire d'une palette, et comporte des moyens de verrouillage conçus aptes à coopérer avec des moyens de verrouillage complémentaire que comporte ladite palette. Selon une autre caractéristique, ledit centre d'usinage comporte des moyens de commande et d'entraînement conçus aptes à amener dans ladite seconde position de chargement, respectivement de l'en éloigner, ladite table multiaxes selon ladite direction longitudinale, pour la mise en coopération, respectivement le désaccouplement, de premiers moyens de préhension que comporte ladite palette avec des premiers moyens de préhension complémentaire que comportent des moyens de transfert montés solidaires dudit banc ou intégrés à ce dernier. Selon une autre caractéristique, lesdits moyens de transfert dits roto-palette sont rotatifs autour d'un axe de rotation et mobiles en translation le long dudit axe, pour transporter, autour dudit axe, ladite palette vers une première position de préparation symétrique à ladite position de chargement par rapport audit axe, ou réciproquement.

Selon une autre caractéristique, ledit centre d'usinage comporte des premiers moyens de cartérisation conçus aptes à séparer ladite position de préparation d'une part, de ladite première position de travail ou de ladite seconde position de chargement d'autre part, et comportant au moins une cloison conçue apte à être entraînée en rotation autour dudit axe de rotation par des moyens d'entraînement qui sont constitués par au moins une guillotine conçue apte à assurer l'étanchéité entre ladite cloison et lesdits moyens de cartérisation en partie basse, et qui est montée solidaire desdits moyens de transfert pour l'entraînement en rotation de ladite cloison. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente, de façon schématisée, partielle, en perspective, et sans ses moyens de cartérisation, un centre d'usinage à cinq axes selon l'invention, équipé d'un dispositif de palettisation; - la figure 2 représente, de façon schématisée, partielle, en perspective, avec ses moyens de cartérisation, un centre d'usinage à cinq axes selon l'invention ; - la figure 3 représente, de façon schématisée, partielle, en perspective, et sans ses moyens de cartérisation, un centre d'usinage à cinq axes selon l'invention équipé d'un dispositif de palettisation; - la figure 4 représente, de façon schématisée, partielle, en perspective, une vue analogue à la figure 3, dans une autre position de la table multiaxes que comporte ledit centre d'usinage; - la figure 5 représente, de façon schématisée, partielle, en perspective, un dispositif de palettisation avec transfert de palettes rotatif, dit roto-palette, d'un centre d'usinage selon l'invention ; - la figure 6 représente, de façon schématisée, partielle, en perspective, un détail de cartérisation d'un centre d'usinage selon l'invention ; - la figure 7 représente, de façon schématisée, partielle, en vue de dessus, des moyens d'étanchéité et d'obturation d'une cartérisation d'un centre d'usinage selon l'invention ; - la figure 8 représente, de façon schématisée, partielle, en coupe, un autre détail de cartérisation d'un centre d'usinage selon l'invention. L'invention concerne le domaine des machines-outils, notamment travaillant par enlèvement de copeaux.

L'invention concerne plus particulièrement les centres d'usinage multiaxes 1 pour des opérations de fraisage, perçage, taraudage et similaire, exécutées par une ou plusieurs broches d'usinage. Une telle machine comporte des moyens de commande, qui font évoluer des axes pilotés linéaires ou rotatifs pour la commande des mouvements relatifs de la broche d'usinage par rapport à la pièce à usiner.

Un centre d'usinage 1 à cinq axes motorisés comporte trois axes linéaires généralement orthogonaux X, Y, Z, dont deux définissent un plan horizontal, et au moins deux axes pilotés rotatifs A, B, ou C.

Ces différents axes sont supportés, directement, ou par l'intermédiaire les uns des autres, par au moins un banc 2 reposant au sol, mis en géométrie avec l'horizontalité la plus précise possible. Un mode de réalisation préféré de l'invention est illustré sur les figures. Les figures 1 à 3 illustrent un centre d'usinage 1 à cinq axes, comportant une broche d'usinage 3 verticale. Cette broche d'usinage 3 porte l'outil destiné à effectuer l'usinage. Dans l'exemple des figures, non limitatif, la broche 3 est montée sur un chariot 4 qui circule sur un portique 5. On comprendra que l'invention peut s'appliquer à différents types de machines-outils, notamment à des machines à broche horizontale. Toutefois, la conception d'une machine avec une broche 3 verticale apporte, dans le cadre de l'invention, des avantages particuliers qui apparaîtront dans la suite de la description. Un centre d'usinage 1 à cinq axes selon l'invention comporte au moins une table multiaxes 6. Celle-ci comporte elle-même, de préférence monté sur une embase 7, au moins un premier plateau diviseur 8. Ce premier diviseur 8 est rotatif autour d'un premier axe de rotation 9 dit de basculement, de façon à constituer un axe piloté A. Naturellement, l'embase 7 peut constituer un ensemble monobloc avec le premier diviseur 8.

Sur ce premier diviseur 8 est embarqué au moins un second diviseur rotatif 10 autour d'un deuxième axe de rotation 11, et qui constitue un axe rotatif piloté C. Ce second diviseur rotatif 10 supporte une palette 12, sur laquelle est généralement bridé un posage de maintien de la ou des pièces à usiner. On entend ici par plateau diviseur un dispositif conçu apte à prendre différentes positions autour d'un axe de rotation. De façon préférée, sur un centre d'usinage 1 multiaxes selon l'invention, un tel plateau diviseur est continu, et constitue un axe machine rotatif, piloté par les moyens de commande de la machine, et apte à occuper n'importe quelle position. Ceci concerne aussi bien le premier diviseur 8, que le second diviseur 10, ou encore tout autre diviseur qu'on souhaite rajouter au centre d'usinage 1. Les diviseurs 8 et 10 sont conçus aptes à travailler simultanément. Dans une exécution préférée, un tel diviseur rotatif, 8 ou 10, est motorisé par au moins un moteur-couple. De tels moteurs-couple autorisent une rotation à vitesse élevée, le passage d'un couple important, et une rotation illimitée, ce qui est utile notamment au niveau de l'axe piloté de basculement A. La rotation de l'axe piloté de rotation C pourrait être elle aussi illimitée, toutefois, afin de limiter le volume externe de la machine et de simplifier la gestion d'interférences, elle peut être avantageusement limitée dans son débattement. De façon préférée, la table multiaxes 6 est montée mobile par rapport à un banc 2 du centre d'usinage 1 selon une direction X dite longitudinale, qui est coplanaire à l'axe de basculement 9, entre au moins une première position de travail 13 et une seconde position fixe de chargement 14. Tel que visible sur les figures, dans un mode préféré de réalisation, la direction longitudinale X est horizontale. Cette configuration présente des avantages particuliers, en termes d'ergonomie et d'accès pour l'opérateur, ainsi qu'en possibilité d'équipement du centre d'usinage 1 avec un dispositif de palettisation. On comprend que la position de l'axe 9 dans l'espace, par rapport à l'axe 11, est variable. Selon l'architecture choisie pour la machine, le deuxième axe de rotation 11 est, selon le cas, coplanaire et sécant en un point unique avec ledit premier axe de basculement 9, ou bien distant de ce dernier axe de basculement 9. Dans une application préférée, et tel que visible sur les figures 1 à 3, les axes 11 et 9 sont coplanaires. Ceci revient à dire que l'axe 11 décrit, au cours de son évolution, un cône centré sur l'axe 9. Cette solution est préférée pour une facilité de programmation de la machine, ainsi que pour une facilité de gestion des zones d'interférence. En effet, le pilotage des mouvements de la machine doit être conduit de façon à éviter toute collision entre les divers organes fixes et mobiles de la machine, et les pièces à usiner et les posages sur lesquels ces pièces sont maintenues. Déjà délicate sur une machine traditionnelle simple ne comportant que des axes linéaires orthogonaux, la gestion des interférences devient très problématique sur une machine multiaxes.

Une configuration, telle qu'illustrée, d'un premier axe de basculement 9 oblique par rapport à l'horizontale, permet de limiter le volume externe de la machine, tout en disposant de courses permettant l'usinage de pièces de volume important. La combinaison des mouvements angulaires des axes C et A avec des angles judicieusement choisis permet à un outil monté dans la broche d'usinage 3 d'atteindre un point quelconque du volume de travail, même si cet outil est relativement court. Pour une simplicité de programmation, l'inclinaison du premier axe de basculement C par rapport à l'horizontale est choisie, dans un mode de réalisation préféré, de préférence selon un angle de 45 , et le second axe de rotation A est préférentiellement incliné de 45 par rapport au premier axe de basculement C. Le second plateau diviseur 10 est conçu apte à recevoir, au niveau d'une face 15 perpendiculaire à l'axe 11, une face complémentaire 16 d'une palette 12. Ce second plateau diviseur 10 comporte des moyens de verrouillage, non représentés sur les figures, qui conçus aptes à coopérer avec des moyens de verrouillage complémentaire, non représentés sur les figures, que comporte une telle palette 12. De façon préférée, le second plateau diviseur 10 comporte encore des moyens de positionnement et de centrage, qui sont conçus aptes à coopérer avec des moyens complémentaires de positionnement et de centrage que comporte une palette 12. Ainsi, une palette 12 peut être fixée sur le second diviseur 10 avec un repositionnement très précis, qui est nécessaire pour assurer le bon positionnement du posage et donc de la pièce à usiner par rapport aux axes pilotés du centre d'usinage 1. On peut alors envisager d'utiliser, sur un même centre d'usinage 1, différentes palettes 12, en étant certain du centrage précis de chacune d'entre elles, quand elle est fixée sur le second diviseur 10, par rapport au centre d'usinage 1. On comprend que les moyens de verrouillage du diviseur 10 et les moyens de verrouillage complémentaire d'une palette 12 coopèrent pour assurer le bridage de cette dernière en position d'usinage. A l'inverse, la coopération de ces moyens complémentaires de verrouillage cesse quand il s'agit de remplacer la palette 12 par une autre palette de même type. Selon l'invention, cet échange d'une palette 12 par une autre est effectué au niveau de la seconde position fixe de chargement 14, par un dispositif de palettisation. A cet effet, le centre d'usinage 1 comporte des moyens de commande et d'entraînement, qui sont conçus aptes à amener dans la seconde position de chargement 14, respectivement de l'en éloigner, la table multiaxes 6 selon la direction longitudinale X, pour la mise en coopération, respectivement le désaccouplement, de premiers moyens de préhension 17 que comporte une palette 12, avec des premiers moyens de préhension complémentaire 18 que comportent des moyens de transfert 19. Ces derniers moyens de transfert 19 sont, de façon préférée, montés solidaires du banc 2, ou intégrés à ce dernier. Ainsi, l'ensemble de la structure et des fonctionnalités mécaniques et des actionneurs sont d'un seul tenant. De façon préférée, et tel que visible sur les figures, la face d'appui complémentaire 16 de la palette 12 est dans un plan horizontal lors de la mise en coopération des premiers moyens de préhension 17 avec les premiers moyens de préhension complémentaire 18. De façon préférée et tel que visible sur les figures, les moyens de tranfert 19 sont rotatifs, et alors dénommés roto- palette. Les moyens de transfert 19 sont rotatifs autour d'un axe de rotation 20 et mobiles en translation le long de cet axe 20, pour transporter, autour de cet axe 20, une palette 12 vers une première position de préparation 21 symétrique à la position de chargement 16 par rapport à l'axe 20, ou réciproquement Dans un mode préféré de réalisation, les premiers moyens de préhension 17 consistent en un ou plusieurs doigts associés à des moyens d'anti-pivotement, et qui sont destinés à être pris ou relâchés par des pinces que comportent les moyens de transfert 19 et qui constituent les premiers moyens de préhension complémentaire 18. La configuration inverse, avec des moyens de préhension femelles au niveau de la palette 12 qui coopèrent avec des pinces extensibles, est tout aussi bien envisageable, ainsi que tout dispositif couramment utilisé dans le domaine des machines-outils pour la préhension et le verrouillage/déverrouillage de palettes, ou encore de porte-outils comme par exemple des systèmes cône-face. Dans un mode de réalisation particulier, non représenté sur les figures, la palette 12 comporte encore au moins des seconds moyens de préhension conçus aptes à permettre sa reprise et son transport, par des seconds moyens de préhension complémentaire liés à d'autres moyens de manipulation, depuis la première position de préparation 21, vers au moins une autre seconde position de préparation, ou vers une ligne flexible de production. Dans une architecture préférée du centre d'usinage 1 selon l'invention, et tel que visible sur les figures, lorsque la table multiaxes 6 est dans la seconde position de chargement 14, l'embase 7 et le premier diviseur 8 sont en retrait, du côté 22 opposé à ladite première position de travail 13, par rapport au second diviseur 10. Cette configuration garantit l'amenée de la table multiaxes 6 jusqu'à la position de chargement 14, sans rencontrer d'obstacle, en effectuant la course de mise en coopération des premiers moyens de préhension 17 avec les premiers moyens de préhension complémentaires 18, qui, dans une réalisation préférée, est parallèle à l'axe X. Ainsi l'invention permet de s'affranchir de l'existence d'un axe piloté, au niveau des moyens de transfert 19, pour aller chercher ou déposer une palette 12 au niveau du centre d'usinage 1. La réalisation des moyens de transfert 19 est donc particulièrement économique, puisqu'il suffit de commander un mouvement de translation le long de l'axe de rotation 20, choisi préférentiellement vertical, pour dégager une palette 12 du second diviseur 10 ou pour l'y engager, ainsi qu'un mouvement de rotation autour de l'axe de rotation 20 pour permettre l'échange de deux palettes 12. De façon préférée, la table multiaxes 6 est conçue apte à être embarquée sur un chariot 23 mobile sur ledit banc 6, ou à constituer un tel chariot 23.

Les moyens de transfert 19 permettent ainsi l'exécution d'un cycle de palettisation, qui permet l'échange d'une première palette 12A, dont un cycle d'usinage vient de s'achever en première position de travail 13, avec une seconde palette 12B, prête à être usinée, et qui vient d'être préparée en seconde position de stockage et de chargement 14. La séquence de palettisation comporte les étapes suivantes : - on vérifie la coopération des moyens de préhension 17 de la palette 12B avec des moyens de préhension complémentaire 18 des moyens de transfert 19 ; - le second diviseur 10 oriente les moyens de préhension 17 de la palette 12A face aux moyens de préhension complémentaire 18 des moyens de transfert 19; - des moyens d'entraînement de la table multiaxes 6, le long de l'axe longitudinal X, amènent celle-ci en position de chargement 14 ; - les moyens de verrouillage du second diviseur 10 cessent de coopérer avec les moyens de verrouillage complémentaire de la palette 12A pour libérer cette dernière ; - les moyens d'entraînement de la table multiaxes 6, le long de l'axe longitudinal X, amènent les moyens de préhension 17 de la palette 12A en coopération avec des moyens de préhension complémentaire 18 des moyens de transfert 19; ces derniers sont de préférence symétriques, par rapport à l'axe 20, à ceux qui maintiennent la palette 12B ; - les moyens de transfert 19 effectuent une course verticale le long de l'axe 20, et écartent la palette 12A du second diviseur 10 ; - les moyens de transfert 19 effectuent une rotation autour de l'axe vertical 20 pour amener la palette 12B au- dessus du second diviseur 10 en position de chargement 14, et la palette 12A au-dessus de la première position de préparation 21 ; -les moyens de transfert 19 effectuent une course verticale descendante selon l'axe vertical 20, et positionnent la palette 12B dans la position de chargement 14; - les moyens de préhension complémentaire 18 des moyens de transfert 19 libèrent les moyens de préhension 17 de la palette 12B ; -les moyens de verrouillage du second diviseur 10 coopèrent avec les moyens de verrouillage complémentaire de la palette 12B pour verrouiller cette dernière ; - les moyens d'entraînement de la table multiaxes 16 amènent cette dernière en première position de travail 13. De façon préférée, les moyens de transfert 19 sont symétriques par rapport à l'axe vertical 20, et les centres de gravité des palettes 12A et 12B sans leur charge sont alignées avec cet axe 20, ce qui permet d'équilibrer les charges sur les moyens de transfert 19. De façon préférée, l'axe de basculement 9 et l'axe vertical 20, autour duquel s'effectue le transfert de palette, sont contenus dans un même plan vertical parallèle à la direction longitudinale X de déplacement de la table multiaxes 6, ou du chariot 23 qui la supporte, sur le banc 2. Tel que visible sur la figure 5, dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'axe de rotation 11 est, pendant le cycle d'échange de palette, en position verticale, et les surfaces des palettes 12A et 12B sont alors parallèles et horizontales. Dans une optique de performance et de productivité, l'invention concerne préférentiellement des centres d'usinage 1 de haute précision et à grande vitesse. Un tel centre d'usinage 1 est conçu apte à être intégré dans une ligne de production automatisée. A cet effet, il comporte préférentiellement une automatisation du chargement- déchargement des pièces à usiner, ainsi que des outils. Il est conçu pour travailler sans présence d'opérateur, et comporte avantageusement des moyens de contrôle d'outils et de contrôle de pièces, sous la forme de palpeurs conçus aptes à échanger des informations avec les moyens de commande du centre d'usinage 1. L'emploi préféré de moteurs linéaires, de moteurs-couple, et de broches d'usinage à très haute vitesse de rotation, conduit logiquement, pour l'atteinte d'une très haute précision, à l'intégration de moyens de réfrigération, ou/et de stabilisation de température des différents organes. De façon particulière, le centre d'usinage 1 selon l'invention comporte une circulation de fluide, notamment de l'eau ou de l'eau glycolée, entres différentes sources chaudes, au moins un réservoir, et des moyens de réfrigération. Notamment, au niveau du coulisseau porte-broche, en cas d'utilisation de moteur linéaire sur le coulisseau, une circulation d'eau traverse ce dernier. Le même circuit peut encore, avantageusement, être utilisé pour le refroidissement d'aimants. De préférence, tous les axes machines sont des axes refroidis ou stabilisés thermiquement. Afin de respecter les contraintes de sécurité, le centre d'usinage 1 comporte des premiers moyens de cartérisation 24 pour la protection des opérateurs lors de la préparation de palettes 12 en première position de préparation 21. Ces moyens de cartérisation 24 comportent, mobile en translation selon un axe vertical 25 et en rotation autour du même axe 25, au moins une porte 26 en position médiane entre la position de chargement 14 et la premièreposition de préparation 21. La porte 26 est mobile en rotation et entraînée par les moyens de transfert 19. Ces derniers déplacent, selon l'axe vertical 25, une guillotine 27 qui rentre dans la porte 26 et l'entraîne en rotation. Avantageusement, l'axe 25 est confondu avec l'axe 20 des moyens de transfert 19. On notera, à ce propos, que les moyens de transfert 19 peuvent aussi bien effectuer des mouvements rotatifs alternatifs, qu'une rotation sans fin dans un même sens de rotation. Tel que visible sur la figure 6, la porte 26 , qui se développe selon un plan vertical, comporte de préférence une chicane en partie basse. Avantageusement, la porte 26 comporte des premiers moyens d'étanchéité périphériques 28, et des moyens d'obturation et d'entraînement périphériques 29 pour la mise en rotation de moyens d'obturation complémentaires 30 autour d'un axe de rotation vertical 31. Ces moyens d'obturation complémentaires 30 pivotent par rapport à une partie fixe des premiers moyens de cartérisation 24. Les moyens 30 sont conçus aptes à coopérer, d'une part avec les premiers moyens d'étanchéité 28 sous l'effet de moyens de rappel élastique 32, constitués par exemple d'une bille montée sur un ressort tel que visible sur la figure 7, et d'autre part avec des seconds moyens d'étanchéité 33 que comportent lesdits moyens de cartérisation 24. Les moyens de rappel 32 permettent également un indexage en position.

Les moyens d'étanchéité 28 et 33 tels que des joints sont préservés des copeaux ou fragments d'outils. En effet, les moyens d'obturation complémentaires 30 sont, dans l'exemple de la figure 7, réalisés avec un profil en étoile inégale : la branche médiane est plus longue que les branches latérales de façon à rester entre les moyens 29 de la porte 26, et protéger les premiers moyens d'étanchéité 28. Les branches latérales protègent quant à elles les seconds moyens d'étanchéité 33. Ainsi, tous les joints sont protégés par des protections de préférence métalliques, et ont, de ce fait une bonne longévité.

Pour assurer une bonne étanchéité et une bonne protection en partie haute, et tel que visible sur la figure 8, les premiers moyens de cartérisation 24 comportent avantageusement, monté articulé autour d'un axe sensiblement horizontal, un volet 34. Ce volet 34 est rappelé vers une position de fermeture sensiblement verticale par des moyens de rappel élastique. Ce volet 34 est conçu apte à être écarté de sa position de fermeture sous l'impulsion d'une came: les moyens de transfert 19 déplacent un cône via un tube qui se déplace dans l'axe de la porte 26, et pousse ainsi le volet 34 vers le haut avant la rotation de la porte 26, le but étant que le volet ne se soulève pas avec la rotation de la porte 26, de façon à éviter une ouverture trop brutale du volet 34. Le volet 34 comporte des troisièmes moyens d'étanchéité 35 conçus aptes à coopérer avec la porte 26 dans sa position de fermeture. Un tel volet 34, notamment tôlé, est beaucoup plus efficace que les moyens usuels tels que brosses généralement implantés dans de telles zones périphériques, car il constitue un barrage efficace aux copeaux ou fragments d'outils, en particulier dans une zone qui est en général proche de la hauteur des yeux de l'opérateur. Tous les moyens de cartérisation pour la protection des opérateurs sont conçus aptes à résister aux impacts de copeaux ou de fragments d'outils en usinage à une vitesse de rotation de la broche d'usinage pouvant être supérieure à 40000 tours par minute, et comportent des moyens d'étanchéité conçus aptes à résister à une pression de fluide d'arrosage supérieure à 50 bar. A cet effet, ces moyens de cartérisation comportent de préférence des parties tôlées en double peau d'acier d'une épaisseur minimale de 1,5 mm chacune, les parties vitrées étant préférentiellement réalisées en polycarbonate ou similaire, d'une épaisseur minimale de 8 mm.

Un centre d'usinage 1 selon l'invention comporte, tel que visible sur la figure 2, des seconds moyens de cartérisation 36 pour la protection des opérateurs autour de la position de travail 13, et qui sont conçus aptes à coopérer avec les premiers moyens de cartérisation 24, et à assurer avec eux la continuité d'étanchéité et de protection. Ces seconds moyens de cartérisation 36 incorporent, au droit de la table multiaxes 6, des moyens d'accès et de surveillance 37 pour l'opérateur, qui sont munis de moyens de verrouillage de sécurité. De préférence, ces moyens de surveillance et d'accès 37 sont situés sur une surface sensiblement plane des seconds moyens de cartérisation 36, qui est sensiblement parallèle au plan vertical contenant l'axe de basculement 9. Ces moyens 37 sont, avantageusement, constitués d'une porte-fenêtre, qui permet la vision sur la ou les broches d'usinage 3, et sur la ou les pièces en cours d'usinage, posées sur la table multiaxes 6, aussi bien en position horizontale que verticale ou oblique, et facilite la mise au point de l'usinage effectué sur le centre d'usinage 1. La fenêtre permet l'observation, et la porte permet à l'opérateur d'accéder pour effectuer des réglages. Un centre d'usinage 1 selon l'invention présente de nombreux avantages. L'orientation particulière de la table multiaxes permet une très bonne accessibilité, à la fois pour la broche d'usinage et pour l'opérateur, un grand volume usinable sous un faible encombrement hors tout de la machine. La conception de la machine peut ainsi être simplifiée, grâce à la possibilité d'utilisation d'un banc 2 plat, supportant un chariot 23 recevant la table multiaxes 6, ou directement cette dernière. L'utilisation d'un banc plat peut se révéler intéressante en termes de symétrie, de comportement aux déformations, et notamment aux dilatations, et en terme de reprise des efforts d'usinage. L'orientation de l'axe de basculement 9 dans un plan vertical parallèle à la direction longitudinale de mouvement de la table permet d'approcher la palette 12 au plus près des moyens de transfert 19, c'est-à-dire jusqu'à la coopération entre les moyens de préhension 17 solidaires de la palette 12, avec les moyens de préhension complémentaire 18 du bras transfert 19 du dispositif de palettisation. Une telle configuration originale n'est pas possible dans d'autres géométries de machines, par exemple si le plan vertical contenant l'axe de basculement 9 est perpendiculaire à la direction de déplacement longitudinal X de la table multiaxes 6: en effet, dans ce cas, le débord, quasiment inévitable en raison de leur dimensionnement nécessairement différent, du premier diviseur 8, par rapport au second diviseur 10 plus petit, constitue une course morte sur laquelle il faut déplacer la palette 12 lors de son échange, ce qui exige alors, soit un axe supplémentaire piloté de transfert dans la direction du mouvement de la table au niveau du dispositif de palettisation, soit une surcourse non négligeable au niveau du centre d'usinage. La conception du centre d'usinage 1 selon l'invention s'attache donc à une meilleure accessibilité à la pièce à usiner, tout en minimisant les risques d'interférence. Il est souvent recherché, dans un centre d'usinage à cinq axes à broche verticale, à minimiser la distance entre la face du nez de broche 3 et l'axe 11 du second diviseur 10, quand cet axe 11 est en position horizontale : les réalisations connues de l'état de la technique incorporent pour ce faire une broche spéciale, hors standard, à nez rallongé, ce qui entraîne un surcoût important. Dans une réalisation préférée de l'invention, une broche standard 3 du commerce est montée sur un coulisseau dont la longueur est ajustée de façon à obtenir la distance minimale recherchée. Dans une application particulière, ce coulisseau est rallongé de 80 mm, de façon à ce que la face du nez de broche 3 atteigne le niveau de l'axe 11 du second diviseur 10, quand cet axe 11 est en position horizontale.

La conception particulière des moyens de cartérisation, conçus pour une ergonomie et une sécurité optimales de l'utilisateur, permet l'utilisation du centre d'usinage 1 selon l'invention dans les conditions d'usinage et de lubrification les plus rudes connues à ce jour. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples illustrés et décrits précédemment qui peuvent présenter des variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Centre d'usinage (1) multiaxes comportant au moins deux axes pilotés rotatifs au niveau d'une table multiaxes (6) qui comporte, monté sur une embase (7), un premier plateau diviseur continu (8) rotatif autour d'un premier axe de rotation (9) dit de basculement incliné par rapport à l'horizontale, et sur lequel est embarqué un second plateau diviseur continu (10) rotatif autour d'un second axe de rotation (11) et conçu apte à évoluer simultanément au précédent (8), caractérisé par le fait que ladite table multiaxes (6) est montée mobile par rapport à un banc (2) que comporte ledit centre d'usinage (1) selon une direction dite longitudinale (X) coplanaire audit axe de basculement (9), entre au moins une première position de travail (13) et une seconde position fixe de chargement (14).

2. Centre d'usinage (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit premier axe de basculement (9) est incliné de 45 par rapport à l'horizontale, et que ledit second axe de rotation (11) est sécant avec le précédent, et décrit une trajectoire inscrite dans un cône d'une ouverture de 45 par rapport audit premier axe de basculement (9).

3. Centre d'usinage (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ledit second plateau diviseur (10) est conçu apte à recevoir, au niveau d'une face (15) perpendiculaire audit axe (11), une face complémentaire (16) d'une palette (12), et comporte des moyens de verrouillage conçus aptes à coopérer avec des moyens de verrouillage complémentaire que comporte ladite palette (12).

4. Centre d'usinage (1) selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de commande et d'entraînement conçus aptes à amener dans ladite seconde position de chargement (14), respectivement de l'en éloigner, 20ladite table multiaxes (6) selon ladite direction longitudinale (X), pour la mise en coopération, respectivement le désaccouplement, de premiers moyens de préhension (17) que comporte ladite palette (12) avec des premiers moyens de préhension complémentaire (18) que comportent des moyens de transfert (19) montés solidaires dudit banc (2) ou intégrés à ce dernier.

5. Centre d'usinage (1) selon les revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que ladite face d'appui complémentaire (16) de ladite palette (12) est dans un plan horizontal lors de la mise en coopération desdits premiers moyens de préhension (17) avec lesdits premiers moyens de préhension complémentaire (18).

6. Centre d'usinage (1) selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé par le fait que lesdits moyens de transfert (19) dits roto-palette sont rotatifs autour d'un axe de rotation (20) et mobiles en translation le long dudit axe (20), pour transporter, autour dudit axe (20), ladite palette (12) vers une première position de préparation (21) symétrique à ladite position de chargement (14) par rapport audit axe (20), ou réciproquement.

7. Centre d'usinage (1) selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ladite palette (12) comporte encore au moins des seconds moyens de préhension conçus aptes à permettre sa reprise et son transport, par des seconds moyens de préhension complémentaire liés à d'autres moyens de manipulation, depuis ladite première position de préparation (21), vers au moins une autre seconde position de préparation.

8. Centre d'usinage (1) selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait qu'il comporte des premiers moyens de cartérisation (24) conçus aptes à séparer ladite position de préparation (21) d'une part, de ladite première position de travail (13) ou de ladite seconde position de chargement (14) d'autre part, et comportant au moins une porte (26) conçue apte à être entraînée en rotation autour dudit axe derotation (20) par au moins une guillotine (27) montée solidaire desdits moyens de transfert (19) et conçue apte à assurer l'étanchéité entre ladite porte (26) et lesdits moyens de cartérisation (24).

9. Centre d'usinage (1) selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ladite porte (26) comporte des premiers moyens d'étanchéité périphériques (28) et des moyens d'obturation et d'entraînement périphériques (29) pour la mise en rotation de moyens d'obturation complémentaires (30) autour d'un axe de rotation parallèle audit axe (20), pivotant par rapport à une partie fixe desdits premiers moyens de cartérisation (24) et conçus aptes à coopérer, d'une part avec lesdits premiers moyens d'étanchéité (28), et d'autre part avec des seconds moyens d'étanchéité (33) que comportent lesdits moyens de cartérisation (34).

10. Centre d'usinage (1) selon la revendication précédente, caractérisé par le fait qu'il comporte, du côté de ladite première position de travail (13), des seconds moyens de cartérisation (36) qui comportent des moyens d'accès et de surveillance (37) pour l'opérateur, munis de moyens de fermeture et de verrouillage de sécurité, sous la forme d'une porte-fenêtre, notamment munie d'une serrure à verrou électrique ou électromagnétique.

11. Centre d'usinage (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit premier diviseur (8) ou/et ledit second diviseur (10) est motorisé par au moins un moteur-couple.

12. Centre d'usinage (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite table multiaxes (6) est conçue apte à être embarquée sur un chariot (23) mobile sur ledit banc (2), ou à constituer ledit chariot (23).

13. Centre d'usinage (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lorsque ladite table multiaxes (6) est dans ladite seconde position de chargement(14), ladite embase (7) et ledit premier diviseur (8) sont en retrait, du côté (22) opposé à ladite première position de travail (13), par rapport audit second diviseur (10).

14. Centre d'usinage (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une broche verticale.

15 20 25 30 35