FR3054466A3

FR3054466A3 - Centre d’usinage pour profiles metalliques

Info

Publication number: FR3054466A3
Application number: FR1770802A
Authority: FR
Inventors: Ennio Cavezzale
Original assignee: Mecal Srl
Current assignee: MECAL MACHINERY S.R.L., IT
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2018-02-02
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: FR3054466B3; IT201600079534A1; US10486243B2; US20180029143A1; ES1189858Y; ES1189858U

Abstract

Centre d'usinage pour exécuter une multitude d'usinages, tels que des perçages, des fraisages, des coupes, avec des outils rotatifs, sur des profilés métalliques ayant une extension longitudinale principale, par rapport aux dimensions de leur section transversale, en particulier, mais pas exclusivement, en aluminium.

Description

Centre d’usinage pour profilés métalliques

La présente invention concerne un centre d’usinage pour exécuter une multitude d’usinages, tels que des perçages, des fraisages, des coupes, avec des outils rotatifs, sur des profilés métalliques en particulier, mais pas exclusivement, en aluminium.

Les profilés auxquels la présente invention fait référence présentent des longueurs variables qui peuvent dépasser plusieurs mètres en longueur et des sections transversales avec un profil extérieur diversement conformé, présentant également des cavités qui s’étendent axialement sur toute la longueur du profilé ou bien sur une partie de celle-ci.

Les profilés à soumettre à un usinage sont destinés à diverses utilisations parmi lesquelles la réalisation de modules pour des façades continues de bâtiments et, plus généralement, pour l’utilisation dans le secteur architectonique et industriel comme, par exemple, le secteur automobile et/ou ferroviaire.

En fonction de l’utilisation particulière d’un profilé déterminé, il existe la nécessité d’effectuer sur celui-ci, par exemple, des coupes transversales à son axe longitudinal, avec les inclinaisons angulaires les plus diverses, des trous de différents diamètres, pénétrant dans les faces de la section transversale, positionnés le long de l’extension longitudinale du profilé lui-même, regroupés ou distribués en des points distants l’un de l’autre, ou encore distribués sur le contour périphérique d’une même section de profilé, ainsi que des fraisages produisant des rainures de différente largeur et dans des positions distribuées le long du contour longitudinal et transversal du profilé.

Les types d’usinage précités, indiqués à titre d’exemple, sans en exclure d’autres de nature différente, nécessitent l’utilisation d’outils spécifiques, la possibilité de leur remplacement rapide, également automatique, avec prélèvement à partir d’un magasin d’outils correspondant et une motorisation qui, en plus de leur procurer le mouvement de travail, leur fasse prendre la position nécessaire et l’inclinaison par rapport au profilé sur lequel effectuer l’usinage prévu.

Pour l’exécution des usinages mentionnés, il est connu de se servir de machines-outils spéciales à commande électronique, équipées de mécanismes automatiques pour effectuer le changement des outils et leur positionnement par rapport à la pièce ou le profilé sur lequel effectuer les usinages.

Ces derniers sont exécutés en outre au moyen de programmes électroniques spécifiques gérés par une unité de commande (CPU) qui est destinée à actionner les différents mandrins ainsi qu’à modifier la position relative de ceux-ci par rapport au profilé, ainsi qu’à effectuer le changement de l’outil en se servant d’un magasin correspondant également disposé sur la machine.

En particulier, les machines-outils destinées à exécuter de multiples usinages prennent la dénomination plus appropriée de centres d’usinage.

Selon la technique connue, les centres d’usinage précités pour des profilés, qu’ils soient métalliques ou d’un autre matériau, par exemple plastique ou, plus généralement, pour des corps ayant une extension principale longitudinale par rapport aux dimensions de leur section transversale, comprennent un plan de travail, s’étendant longitudinalement, normalement désigné comme axe X, sur lequel le profilé est déposé manuellement par un opérateur ou encore au moyen d’un dispositif de chargement automatique correspondant, des organes de blocage du profilé sur ledit plan de travail, des colonnes verticales, normalement désignées comme axe Z, pour le support d’outils motorisés, placées sur le côté dudit plan de travail, adaptées pour être déplacées, dans les deux directions suivant l’axe X, parallèlement à l’extension longitudinale du plan de travail, chaque colonne verticale étant munie d’un premier chariot adapté pour coulisser verticalement, donc suivant l’axe Z, dans les deux directions le long de la colonne respective et d’un deuxième chariot, monté sur le premier, adapté pour coulisser dans les deux directions suivant un axe, défini comme axe Y, perpendiculaire par rapport à la colonne respective, une poutre fixée au deuxième chariot de chaque colonne, ladite poutre s’étendant en porte-à-faux suivant ledit axe Y, perpendiculaire à l’extension longitudinale (axe X) du plateau de travail et supportant au moins un groupe motorisé d’outils, des moyens moteurs étant prévus pour mettre en œuvre les déplacements des colonnes et des chariots correspondants.

Un exemple de centre d’usinage pour profilés du type indiqué ci-dessus est décrit et illustré dans le document EP-A-2.862.671 et un deuxième exemple est décrit et illustré dans le document EP-A-2.246.150.

Toujours selon la technique connue, un centre d’usinage pour des pièces d’ouvrage avec extension longitudinale principale, comme par exemple des profilés en aluminium ou en matière plastique, en plus de comprendre un plan de travail, s’étendant longitudinalement (axe X), sur lequel le profilé est déposé manuellement par un opérateur ou encore au moyen d’un dispositif de chargement automatique correspondant, et les organes de blocage du profilé sur ledit plan de travail, prévoit une structure à portique dont la poutre supérieure située au-dessus (axe Y) du plan de travail, est équipée d’outils rotatifs montés sur des chariots respectifs adaptés pour être positionnés suivant des axes d’un trièdre d’axes cartésiens orthogonaux (X, Y, Z).

Un exemple de centre d’usinage pour des profilés du type mentionné ci-dessus, con portique, est décrit et illustré dans le document EP-A-1.134.055.

Dans l’utilisation pratique des modes de réalisation des centres d’usinage selon la technique connue indiquée ci-dessus, il a été rencontré des difficultés pour exécuter des usinages tels que, par exemple, des perçages, des fraisages et des coupes, sur tous les côtés périphériques d’une section de profilé en aluminium quand le profilé présente une section complexe à plusieurs côtés avec une extension de chacun d’eux assez dissemblables Tune de l’autre, nécessitant le positionnement de l’outil avec des inclinaisons différentes et sur des plans différents l’un de l’autre.

La présente invention a pour but de présenter un centre d’usinage pour profilés métalliques, en particulier en aluminium, capable d’offrir une haute gamme d’usinages sur le profilé, également ceux qui nécessitent l’orientation de l’outil suivant 5 axes, certains desquels étant également exécutables simultanément sans qu’un outil entrave l’usinage d’un autre outil, en offrant l’avantage d’une productivité élevée avec une réduction subséquente du coût du produit fini.

Ces buts ainsi que d’autres, qui résulteront plus clairement à la lecture de la description, sont atteint avec un centre d’usinage pour profilés métalliques, en particulier en aluminium, selon la présente invention, à savoir un centre d’usinage pour des profilés ayant une extension longitudinale principale, par rapport aux dimensions de leur section transversale, en particulier mais pas exclusivement, en aluminium, comprenant un socle définissant un plan de travail, s’étendant longitudinalement (axe X), avec une première et une deuxième extrémité, sur lequel le profilé est déposé manuellement par un opérateur ou encore au moyen d’un dispositif de chargement automatique approprié, une pluralité d’organes de support et de blocage du profilé sur ledit socle, une paire de colonnes verticales (axe Z) pour le support de mandrins motorisés, chaque colonne étant placée sur le côté dudit socle, et étant s adaptée pour être déplacée, dans les deux sens, parallèlement à l’extension longitudinale (axe X) du socle, sur des guides de coulissement respectifs placés sur le côté dudit socle, chaque colonne verticale étant munie d’un premier chariot adapté pour coulisser verticalement (axe Z) dans les deux sens, le long de la colonne respective et d’un deuxième chariot, monté sur le premier, adapté pour coulisser dans les deux sens dans la direction perpendiculaire (axe Y) par rapport à la colonne respective, un bras fixé au deuxième chariot de chaque colonne et mobile avec ledit chariot, ledit bras s’étendant en porte-à-faux dans une direction (axe Y) perpendiculaire à l’extension longitudinale (axe X) du socle, lesdits mandrins motorisés étant positionnés sur ledit bras en porte-à-faux, des moyens moteurs étant prévus pour mettre en œuvre les déplacements des colonnes et des chariots correspondants, caractérisé en ce qu’il comprend également une structure à portique dont la poutre supérieure, située au-dessus dudit socle, est munie d’un mandrin motorisé pour des outils rotatifs, monté sur un corps de support adapté pour des déplacements angulaires autour d’un pivot pour une rotation autour d’un premier axe (a) parallèle à l’extension longitudinale (axe X) du socle, ledit pivot étant supporté par un étrier, adapté à son tour pour des déplacements angulaires autour d’un deuxième axe (b) s’étendant perpendiculairement au plan défini par ledit premier axe (a) et par ledit axe Y, ledit étrier de support étant supporté par une structure coulissant, sur des guides respectifs, par rapport à ladite poutre supérieure dudit portique, dans les deux sens, dans la direction d’au moins deux axes (Y, Z), les déplacements ultérieurs s’effectuant, dans les deux sens, dans la direction de l’extension longitudinale (axe X) du socle, obtenus grâce au déplacement de cette même structure à portique par rapport audit socle.

Ladite structure à portique peut être positionnée à l’extrémité du socle opposée à celle où sont positionnées les colonnes et être déplaçable suivant l’extension longitudinale (axe X) du socle, dans les deux sens, sur un trajet prédéterminé.

Lesdites colonnes verticales peuvent être positionnées une sur un côté du socle et l’autre en correspondance du côté opposé et être déplaçables dans les deux sens dans la direction de l’extension longitudinale (axe X) du socle pour des trajets de longueur prédéterminée à partir de l’extrémité du socle opposée à celle où est positionné ledit portique et terminant avant le trajet de déplacement dudit portique.

Les trajets de déplacement desdites colonnes parallèlement aux côtés dudit socle peuvent avoir une longueur différente l’un de l’autre.

Les amplitudes des déplacements desdites colonnes et dudit portique peuvent être déterminées par un programme de commande électronique en fonction des dimensions longitudinales du profilé en cours d’usinage et de la typologie des usinages mécaniques à effectuer.

La course dans la direction de l’axe Z dudit premier chariot sur lesdites colonnes verticales peut comprendre le fait d’atteindre, pour la poutre supportée par ledit deuxième chariot monté sur le premier, un niveau situé au-dessous du profilé positionné sur lesdits organes de support et de blocage sur ledit socle.

Lesdits organes de support et de blocage du profilé sur ledit socle peuvent être déplaçables le long de guides qui s’étendent parallèlement à l’extension longitudinale (axe X) dudit socle et être positionnables sur lesdits guides, séparément l’un de l’autre et écartés l’un de l’autre avec des trajets longitudinaux d’amplitude.

Le résultat obtenu sera décrit ultérieurement en référence à un mode de réalisation préféré de celui-ci, fourni à titre indicatif et non limitatif sur les dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 représente une vue en perspective de l’ensemble du centre d’usinage selon la présente invention ; - la Figure 2 représente, à échelle agrandie, une vue en perspective de la structure à portique du centre d’usinage de la Figure 1 ; - la Figure 3 représente, à échelle agrandie, une vue en perspective de la traverse supérieure de la structure à portique de la Figure 2 et des équipements montés sur celle-ci ; - la Figure 4 représente à échelle agrandie par rapport à la Figure 1, la paire de colonnes placées sur le côté du plan de travail ; - la Figure 5 représente, à échelle agrandie par rapport à la Figure 1, une vue de face de la paire de colonnes de la Figure 4.

En référence aux figures précitées et en particulier à la Figure 1, il est observé que le centre d’usinage selon la présente invention, comprend un socle 1 qui s’étend longitudinalement d’une première extrémité A à une deuxième extrémité B, suivant un axe indiqué comme X et transversalement suivant un axe indiqué comme Y perpendiculaire à l’axe X.

Le socle 1, définissant un plan de travail, est formé par une zone centrale de base 2 avec des longerons juxtaposés 3 et 4 qui s’étendent sur toute la longueur de l’installation et qui sont équipés de dispositifs conventionnels 5 réglables d’appui au sol.

Sur les côtés des logerons 3 et 4, à proximité de l’extrémité A du socle 1, sont disposées des colonnes respectives, indiquées globalement par 6 et 7, qui peuvent coulisser dans les deux sens suivant la direction de l’axe X par le biais de moyens de coulissement motorisés correspondants comprenant des moteurs électriques respectifs 8 et 9, montés à bord d’une colonne respective, et de crémaillères longitudinales de guidage et de coulissement, 10, 11, 12 et 13.

Le déplacement de chaque colonne 6 et 7 peut s’effectuer le long d’un trajet prédéterminé, entre deux dispositifs de fin de course 14 et 15 et le trajet de déplacement de la colonne 6 peut être égal ou différent de celui prévu pour colonne 7.

Les colonnes 6 et 7 peuvent dont être déplacées indépendamment l’une de l’autre et arrêtées dans n’importe quelle position du trajet longitudinal de leurs déplacements.

Sur le socle 1 sont disposés les organes 16 de support et de blocage du profilé à soumettre à un usinage, non illustré.

Ces organes 16 sont montés sur des patins à recirculation de billes 17 et 18 au moyen de billes de fixation 19.

Chaque organe 16 est mobile par coulissement sur des guides profilés 21 et 22 qui s’étendent parallèlement aux longerons 3 et 4 et qui sont solidaires de ceux-ci au moyen de billes de fixation 20.

Chaque organe 16, pour le support du profilé sur le plan de travail, comprend un étau, indiqué globalement par 23, formée des mâchoires 24 et 25 dont une peut être normalement fixe et celle opposée mobile pour effectuer entre elles le serrage du profilé, non représenté sur les dessins.

Bien que, sur la Figure 1, les organes 16 de support et de blocage du profilé soient illustrés par paires, l’un proche de l’autre, il est évident que chacun d’eux peut être positionné séparément le long du socle 1 en formant entre eux un espace pour permettre le positionnement dans ceux-ci d’un outil d’usinage aussi bien au-dessus qu’au-dessous du profilé, comme cela sera mieux spécifié dans la description qui suit.

En se référant en particulier à la Figure 4, il est observé que chaque colonne 6 et 7 est munie d’un premier chariot respectif 26, et respectivement 27, pouvant effectuer une translation verticale le long des colonnes respectives, c’est-à-dire le long d’un axe vertical Z, par le biais des moyens motorisés, par exemple du type à limaçon avec vis sans fin, comme ceux indiqués par 28 et 29 sur la Figure 4.

Sur chacun desdits chariots 26 et 27 sont montés des deuxièmes chariots respectifs, indiqués par 30 et 31, chacun muni d’un bras respectif 32 et 33 se terminant pas une tête respective 34 et 35 montée rotative autour d’un pivot, non visible sur les dessins, dont l’axe s’étend parallèlement à l’axe de translation Y du bras respectif 32 et 33.

Sur lesdites têtes rotatives 34 et 35 sont montés des mandrins porte-outils respectifs 36 et 37.

Les chariots 30 et 31 avec les bras correspondants 32 et 33 sont déplaçables en translation horizontale, c’est-à-dire suivant un axe Y perpendiculairement à l’extension verticale des colonnes 6 et 7, par le biais des moyens motorisés, par exemple à limaçon avec vis sans fin, ce dernier étant indiqué par 38 et 39 sur les Figures 1, 4 et 5.

Sur le côté de chaque mandrin 36, 37 sont disposés des magasins correspondants conventionnels pour le changement d’outil, indiqués dans l’ensemble par 40 et 41.

Chaque mandrin 36 et 37 est monté sur la tête respective 34 et 35 entre des éléments à fourche de manière à être mobile angulairement autour d’un axe indiqué respectivement par 42 et 43.

Avec la structure à colonnes décrite ci-dessus, il s’avère évident que les outils actionnés par les mandrins 36 et 37 peuvent être positionnés, par rapport au profilé à usiner, positionné et bloqué sur les supports 16, dans n’importe quel point de l’espace cartésien XYZ et avec n’importe quel angle autour des axes de déplacement angulaire 42 et 43 ainsi qu’autour des pivots, non représentés sur les dessins, avec lesquels les têtes 34 et 35 sont montées rotatives par rapport à l’extrémité des bras respectifs.

Maintenant, en référence aux Figures 1, 2 et 3, il est observé que le centre d’usinage selon l’invention comprend également une structure à portique indiquée globalement par 44, positionnée en correspondance de l’extrémité du socle 1 opposée à celle où sont positionnées les colonnes 6 et 7.

Cette structure à portique comprend les colonnes verticales 45 et 46, dont la base est reliée aux longerons 3 et 4 du socle avec l’interposition de moyens moteurs 47, 48 et de moyens de guidage 49, 50 pour la translation de la structure suivant l’axe X du socle.

La structure à portique 44 complétée par la traverse horizontale 51 fixée rigidement au sommet des colonnes 45 et 46.

Selon l’invention, sur la traverse horizontale 51, qui s’étend perpendiculairement à l’axe longitudinal X du socle et définit donc une direction de déplacement suivant l’axe Y, est monté un chariot 52 qui, par le biais des moyens moteurs 53 et 54, est adapté pour être déplacé en translation, dans les deux sens, suivant l’extension horizontale de la traverse 51 avec possibilité d’être bloqué dans n’importe quelle position désirée.

Au chariot 52 est reliée une structure 55 qui, par le biais des moyens moteurs 56 et 57, est adaptée pour être déplacée en translation, dans les deux sens, suivant la direction perpendiculaire à l’extension longitudinale de la traverse 51, c’est-à-dire dans une direction coïncidente avec con l’axe Z d’usinage. A l’extrémité inférieure 58 de la structure 55 est reliée, au moyen d’un pivot, non représenté sur les dessins, qui s’étend suivant un axe (b) parallèle à l’axe Z de translation de cette structure 55, un étrier 59 comprenant une première paroi 60, orientée vers l’extrémité inférieure 58 de la structure 55 et une deuxième paroi 61, perpendiculaire à la première, à laquelle est fixée, au moyen d’un pivot 62, un corps de support 63 supportant un mandrin 64.

La structure est complétée par la présence d’un magasin d’outils, globalement indiqué par 65, pour le changement d’outils automatique effectué par le mandrin 64.

Avec la structure décrite ci-dessus, le mandrin 64 peut prendre des positions inclinées angulairement autour d’un axe (a) coïncident avec le pivot 62 et simultanément incliné autour d’un axe (b) coïncident avec le pivot, non représenté sur les dessins, auquel l’élément formant étrier 61 est relié à l’extrémité 58 de la structure 55.

Le centre d’usinage selon l’invention doit être considéré comme équipé d’une unité de commande électronique, CPU (Central Processing Unit) conventionnelle, non représentée sur les dessins, au moyen de laquelle les déplacements des colonnes 6 et 7 peuvent être commandés, ceux du portique 44 ainsi que l’actionnement des divers mandrins, y compris leur positionnement angulaire par rapport au profilé et le changement automatique des outils, en fonction du programme d’usinage à effectuer sur le profilé.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Centre d’usinage pour des profilés ayant une extension longitudinale principale, par rapport aux dimensions de leur section transversale, en particulier mais pas exclusivement, en aluminium, comprenant un socle (1) définissant un plan de travail, s’étendant longitudinalement (axe X), avec une première (A) et une deuxième (B) extrémité, sur lequel le profilé est déposé manuellement par un opérateur ou encore au moyen d’un dispositif de chargement automatique approprié, une pluralité d’organes (16, 24, 25) de support et de blocage du profilé sur ledit socle (1), une paire de colonnes (6, 7) verticales (axe Z) pour le support de mandrins motorisés (36, 37), chaque colonne étant placée sur le côté dudit socle (1), et étant s adaptée pour être déplacée, dans les deux sens, parallèlement à l’extension longitudinale (axe X) du socle (1), sur des guides de coulissement respectifs (10, 11, 12, 13) placés sur le côté dudit socle, chaque colonne verticale (6, 7) étant munie d’un premier chariot (26, 27) adapté pour coulisser verticalement (axe Z) dans les deux sens, le long de la colonne respective et d’un deuxième chariot (30, 31), monté sur le premier, adapté pour coulisser dans les deux sens dans la direction perpendiculaire (axe Y) par rapport à la colonne respective, un bras (32,33) fixé au deuxième chariot (30, 31) de chaque colonne et mobile avec ledit chariot, ledit bras s’étendant en porte-à-faux dans une direction (axe Y) perpendiculaire à l’extension longitudinale (axe X) du socle (1), lesdits mandrins motorisés (36, 37) étant positionnés sur ledit bras en porte-à-faux, des moyens moteurs (8, 9, 28, 29, 38, 39) étant prévus pour mettre en œuvre les déplacements des colonnes (6, 7) et des chariots correspondants (26, 27, 30, 31), caractérisé en ce qu’il comprend également une structure à portique (44) dont la poutre supérieure (51), située au-dessus dudit socle (1), est munie d’un mandrin motorisé (64) pour des outils rotatifs, monté sur un corps de support (63) adapté pour des déplacements angulaires autour d’un pivot (62) pour une rotation autour d’un premier axe (a) parallèle à l’extension longitudinale (axe X) du socle (1), ledit pivot (62) étant supporté par un étrier (59), adapté à son tour pour des déplacements angulaires autour d’un deuxième axe (b) s’étendant perpendiculairement au plan défini par ledit premier axe (a) et par ledit axe Y, ledit étrier de support (59) étant supporté par une structure (55) coulissant, sur des guides respectifs, par rapport à ladite poutre supérieure (51) dudit portique (44), dans les deux sens, dans la direction d’au moins deux axes (Y, Z), les déplacements ultérieurs s’effectuant, dans les deux sens, dans la direction de l’extension longitudinale (axe X) du socle (1), obtenus grâce au déplacement de cette même structure à portique (44) par rapport audit socle (1).
2 - Centre d’usinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite structure à portique (44) est positionnée à l’extrémité (B) du socle (1) opposée à celle (A) où sont positionnées les colonnes (6, 7) et est déplaçable suivant l’extension longitudinale (axe X) du socle (1), dans les deux sens, sur un trajet prédéterminé.
3 - Centre d’usinage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites colonnes verticales (6, 7) sont positionnées une sur un côté du socle (1) et l’autre en correspondance du côté opposé et sont déplaçables dans les deux sens dans la direction de l’extension longitudinale (axe X) du socle (1) pour des trajets de longueur prédéterminée à partir de l’extrémité du socle (1) opposée à celle où est positionné ledit portique (44) et terminant avant le trajet de déplacement dudit portique.
4 - Centre d’usinage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les trajets de déplacement desdites colonnes parallèlement aux côtés dudit socle (1) ont une longueur différente l’un de l’autre.
5 - Centre d’usinage selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les amplitudes des déplacements desdites colonnes (6, 7) et dudit portique (44) sont déterminées par un programme de commande électronique en fonction des dimensions longitudinales du profilé en cours d’usinage et de la typologie des usinages mécaniques à effectuer.
6 - Centre d’usinage selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la course dans la direction de l’axe Z dudit premier chariot sur lesdites colonnes verticales (6, 7) comprend le fait d’atteindre, pour la poutre (322, 33) supportée par ledit deuxième chariot monté sur le premier, un niveau situé au-dessous du profilé positionné sur lesdits organes de support et de blocage (16, 24, 25) sur ledit socle (1).
7 - Centre d’usinage selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits organes (16, 24, 25) de support et de blocage du profilé sur ledit socle (1) sont déplaçables le long de guides (21, 22) qui s’étendent parallèlement à l’extension longitudinale (axe X) dudit socle (1) et sont positionnables sur lesdits guides, séparément l’un de l’autre et écartés l’un de l’autre avec des trajets longitudinaux d’amplitude.