DISPOSITL DE MANUTENTION D UNE ELECTRO-BROCHE DE MACHINE-OUTIL D'USINAGE A GRANDE VITESSE
La présente invention a trait au domaine des machines-outils et concerne plus particulièrement les adaptations permettant d'assurer la manutention d'une électro-broche porte-outil de machine-outil d'usinage à grande vitesse, notamment son raccordement ainsi que son montage et démontage dans les meilleures conditions L'usinage à grande vitesse de pièces par une machine-outil s'opère en général à partir d'un outil entraîné en rotation par l'axe moteur d'une électro-broche installée dans un coulant lui-même monté mobile en translation selon trois axes X, Y et Z
Une machine-outil comporte classiquement trois postes de travail principaux, à savoir - un poste d'usinage à proprement dit comportant l'outil entraîné en rotation par l'axe moteur de l'électro-broche et façonnant la pièce à usiner,
- un poste d'entraînement situé en amont du poste d'usinage et constitué d'un ensemble d'organes assurant notamment les déplacements en translation suivant X,Y et Z du coulant de l'électro-broche ainsi que l'alimentation de l'électro-broche pour la rotation de son axe porte-outil,
- et un poste de commande collaborant avec le poste d'entraînement et en fonction d'un programme d'instructions préétablies pour assumer les différentes phases d'usinage de ladite pièce
Les puissances demandées aux électro-broches lors d'un usinage à grande vitesse sont telles que celles-ci sont de grandes dimensions et peuvent atteindre des masses allant jusqu'à soixante kilogrammes La surface extérieure de ces électro-broches est formée classiquement d'un cylindre muni d'un épaulement situé à l'avant de celui-ci qui
permet la fixation de l'électro-broche dans le coulant, ainsi que d'un arbre-moteur débouchant ou non, assurant l'entraînement des outils. Ces électro-broches sont de dimensions et de masse importantes rendant difficiles les opérations de manutention de celles-ci. En effet, le raccordement d'une électro-broche ayant les caractéristiques précédemment citées est réalisé en plaçant l'arrière de celle-ci face au coulant afin de pouvoir connecter et raccorder les câbles se trouvant à l'intérieur du coulant et nécessaires au fonctionnement de l'électro-broche, aux prises d'alimentation situées à l'arrière de cette dernière. Le maintien dans cette position est indispensable pour la connexion de tous les câbles. Cette opération de maintien est rendue difficile par la position du coulant en hauteur par rapport au sol en face duquel doit être maintenue l'électro-broche
L'invention concerne plus particulièrement le montage de l'électro-broche dans le coulant qui est réalisé après le raccordement et qui consiste en un emmanchement du corps arrière de l'électro-broche dans un coulant tel que celui déjà décrit par la demanderesse dans la demande de brevet français n° 9600912. Ce coulant est notamment formé de trois épaulements rentrants successifs formant couronnes, le premier épaulement extérieur situé à l'entrée du coulant délimitant un diamètre d'ouverture supérieur au diamètre d'ouverture des deux autres épaulements intermédiaire et intérieur Ainsi, lors du montage de l'électro-broche, le corps arrière de celle-ci vient en contact avec les deux épaulements intermédiaire et intérieur, ceux-ci comportant des organes d'étanchéité de façon à créer une chambre étanche dans laquelle vient se loger de l'huile, ou tout autre matière intermédiaire permettant l'amortissement des vibrations dues à l'usinage à grande vitesse. La fixation de l'électro-broche dans le coulant est réalisée en mettant en butée sur l'épaulement intermédiaire du coulant, la face arrière de l'épaulement de l'électro- broche, ce dernier étant maintenu en position par une bride fixée au moyen de vis la traversant et venant se visser sur le premier épaulement extérieur du coulant.
L'opération d'emmanchement du susdit corps arrière dans le coulant est délicate car elle nécessite une grande précision pour éviter tout dommage aux susdits organes d'étanchéité qui auraient pour conséquence des risques de fuite et donc un rendement plus faible de l'amortissement de vibrations, et la possibilité d'accident du fait de la présence des connexions électriques nécessaires au fonctionnement de l'électro- broche. Cette précision est difficile à atteindre en raison du poids et du volume de
l'électro-broche qui doit être maintenue à hauteur et en face du coulant pendant les opérations d'intervention de l'équipe d'entretien
En outre, lors de l'opération de démontage, le corps arrière de l'électro-broche devient glissant du fait de son contact avec la susdite huile ou matière intermédiaire, rendant ainsi dangereuse la manutention de l'électro-broche
Partant de cet état de fait, la demanderesse a imaginé un concept original d'un dispositif de manutention d'une électro-broche cylindrique porte-outil dans un support cylindrique du type coulant d'une machine-outil d'usinage à grande vitesse, permettant d'obvier aux inconvénients précités pour le raccordement ainsi que pour le montage et le démontage de l'électro-broche dans le coulant en créant à hauteur et face à ce dernier un plan de travail fixe pour le raccordement de l'électro-broche et les opérations de manutention de celle-ci tout en assurant un emmanchement précis de l'électro-broche dans le coulant
Pour y parvenir, le dispositif de manutention d'une électro-broche cylindrique porte-outil dans un support cylindrique du type coulant d'une machine-outil d'usinage a grande vitesse est du type de celui constitué par un berceau de manutention formé par l'association
- d'un réceptacle dans lequel se place l'électro-broche,
- d'un organe de préhension assurant le levage dudit berceau de manutention, - et d'un organe de fixation du berceau au coulant, et est remarquable en ce que l'organe de fixation du berceau de manutention, est situe à l'avant de celui-ci et est constitué d'un tube cylindrique coupé selon un plan horizontal qui s'adapte sur son diamètre extérieur au diamètre du premier cylindre intérieur du coulant de façon à être coaxial avec celui-ci et ayant un diamètre intérieur supérieur au diamètre du corps arrière de l'électro-broche Ceci a pour avantage de positionner le berceau par rapport au coulant par un centrage cylindrique en permettant a l'organe de fixation de former coulisse avec le coulant assurant ainsi une coaxialite entre le coulant et l'organe de fixation. Un autre avantage de cette disposition est la possibilité de faire coulisser l'électro-broche dans le cylindre intérieur de l'organe de fixation du fait de son diamètre plus important
L'association elle-même a de nombreux avantages et pami-ceux-ci
- placer l'électro-broche sur un support stable,
- permettre à l'électro-broche de glisser du berceau vers le coulant,
- assurer un maintien en position de l'électro-broche à hauteur et en face du coulant,
- permettre les opérations de pose et de dépose de l'électro-broche vers le coulant,
- assurer un plan de travail stable pour les opérations d'intervention sur l'électro-broche.
Cet organe de fixation se fixe au moyen de deux vis le traversant et se vissant dans des trous percés dans le premier épaulement rentrant extérieur du coulant utilisant ainsi le support de fixation de la bride maintenant en butée l'épaulement de l'électro-broche sur l'épaulement rentrant intermédiaire du coulant. Avantageusement, les mêmes trous percés dans le suport de fixation pourront être utilisés pour fixer l'organe de fixation. En outre, cet organe de fixation est disposé par rapport au réceptacle de façon à ce que l'électro-broche horizontale sur son support soit coaxiale avec l'organe de fixation Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le réceptacle, est muni sur son axe longitudinal médian d'une cale de réglage, sur laquelle glisse l'électro-broche, permettant le mouvement horizontal de l'électro-broche vers le coulant en équilibrant l'électro-broche inclinée du fait du contact de son épaulement sur les bords du réceptacle. Cette cale de réglage située à proximité de l'organe de fixation a pour autre avantage d'éviter que l'électro-broche ne soit en contact avec le cylindre intérieur de l'organe de fixation lors du glissement de celle-ci du réceptacle vers le coulant, empêchant d'éventuelles rayures de se créer sur le corps de l'électro-broche par le frottement du corps de l'électro-broche avec le cylindre intérieur dudit organe de fixation. En outre, par un mode particulièrement avantageux de réalisation, la cale de réglage est située sur le réceptacle de façon à ce que lors du glissement de l'électro-broche vers le coulant à des fins d'emmanchement, l'épaulement de l'électro-broche vient en butée sur la cale au moment où le corps arrière de l'électro-broche est porté par les deux épaulements intérieur et intermédiaire du coulant, permettant ainsi le démontage et le dégagement du berceau de manutention afin de terminer la phase de montage en mettant en butée la face arrière de l'épaulement de l'électro-broche sur l'épaulement intermédiaire du coulant et de la maintenir en position au moyen de la bride se fixant par des vis aux trous filetés situés sur le premier épaulement rentrant extérieur du coulant et libérés par l'enlèvement de l'organe de fixation.
Cette dernière opération n'est possible que si l'organe de fixation est démonté du premier épaulement rentrant extérieur du coulant.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le susdit réceptacle est muni d'un dispositif de blocage axial de ladite électro-broche dans ledit réceptacle empêchant le mouvement de translation de l'électro-broche sur son axe. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse car elle permet d'assurer le déplacement du berceau de manutention sans risque de glissement de celle-ci sur son axe de translation à l'intérieur dudit berceau.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe de préhension comporte un crochet situé au niveau du centre de gravité du berceau de manutention et situé sur l'un de ses côtés, de façon à laisser un côté sans obstacle pour la pose et/ou la dépose latérale de l'électro-broche dans le berceau. Ce crochet a pour avantage de permettre la sustentation du berceau de manutention par un quelconque moyen de levage, de l'endroit où il est stocké vers l'avant du coulant sans déséquilibre pouvant nuire à sa fixation sur le coulant afin d'assurer au manipulateur un plan de travail pour le montage ou pour le démontage de l'électro-broche. Pour l'opération de montage, l'électro-broche pourra être posée dans le réceptacle avant ou après la fixation du berceau au coulant.
Ainsi, l'électro-broche est placée sur un berceau de manutention, permettant au moyen de son organe de préhension, sa sustentation par un quelconque moyen de levage au niveau du coulant situé en hauteur, et un maintien en position horizontale face au coulant au moyen de son organe de fixation facilitant ainsi les connexions et raccordements de l'électro-broche et un emmanchement précis dans le coulant du fait de la position horizontale de l'électro-broche et de sa coaxialité avec le coulant évitant d'éventuels dommages aux organes d'étanchéité situés sur les deux épaulements intérieur et intermédiaire du coulant. Ce berceau de manutention aura aussi pour avantage de permettre, le démontage de l'électro-broche sans difficulté due à son contact avec l'huile du fait qu'il définisse un réceptacle où vient se placer l'électro-broche sans que le manipulateur n'ait à porter celle-ci. Bien que les aspects principaux de l'invention considérés comme nouveaux aient été exprimés ci-dessus, de plus amples détails concernant un mode de réalisation préférée d'un dispositif de manutention d'une électro-broche de machine-
outil d'usinage à grande vitesse respectant les concepts fondamentaux de l'invention, seront mieux compris en se référant à la description ci-après et aux dessins l'accompagnant illustrant ce mode de réalisation. Sur ces dessins . La figure 1 est une vue en coupe suivant un plan passant par l'axe du coulant de l'assemblage coulant/électro broche.
La figure 2 est une vue en perspective du berceau de manutention dans lequel est placée l'électro-broche dessinée en traits pointillés.
La figure 3 est une vue en perspective du berceau de manutention face au coulant et portant l'électro-broche.
La figure 4 est une vue en coupe suivant le plan vertical passant par l'axe de l'électro-broche du berceau de manutention portant l'électro-broche
Les figures 5a, 5b et 5c illustrent respectivement les phases de montage de l'électro-broche dans le coulant. Le dessin de la figure 1, a pour objet d'illustrer le montage d'une électro-broche référencée 100 dans son ensemble dans un coulant porte électro-broche référencé 200 dans son ensemble, réalisé par pénétration cylindrique dans le sens de la flèche A de ladite électro-broche dans le coulant. Le coulant 200 est formé de trois épaulements rentrants successifs formant couronnes, le premier épaulement extérieur 210 situé à l'entrée du coulant délimitant un diamètre d'ouverture supérieur au diamètre d'ouverture des deux autres épaulements intermédiaire 220 et intérieur 230 Le corps arrière de l'électro-broche 100 vient en contact avec des organes d'étanchéité 221 et 231 situés respectivement sur les épaulements rentrants intermédiaire 220 et intérieur 230 pour délimiter une chambre étanche 300 remplie d'huile. La face arrière de l'épaulement 110 de l'électro-broche 100 vient en butée sur la face avant de l'épaulement rentrant intermédiaire 220, l'électro-broche 100 est alors maintenue en position dans le coulant 200 au moyen d'une bride 21 1 qui, venant appuyer sur la face avant de l'épaulement 1 10 de l'électro-broche 100, est fixée par des vis 21 la la traversant et se vissant sur des trous filetés 212 perçant de part en part le premier épaulement rentrant 210. Comme le montre le dessin de la figure 2, le berceau de manutention de l'invention référencé 400 dans son ensemble est constitué d'un réceptacle 500 sur lequel vient se poser l'électro-broche 100, d'un crochet 600 servant d'organe de préhension ainsi
que d'un organe de fixation 700 assurant le maintien du berceau au coulant.
Suivant l'invention, le susdit organe de fixation 700 est formé d'un tube cylindrique 710 coupé suivant un plan horizontal situé en dessous de l'axe de symétrie
120 de l'électro-broche. Ce tube cylindrique coupé 710 est dimensionné de manière à ce que son diamètre extérieur 720 s'adapte au premier cylindre intérieur 240 du coulant 200 de façon à ce que l'organe de fixation 700 soit coaxial avec le coulant 200, et que son diamètre intérieur 730 est supérieur au diamètre du corps arrière de l'électro-broche 100 Le susdit tube coupé 710 comporte deux orifices 711 et 712 percés dans son épaisseur et dont les axes sont parallèles à son axe. Ainsi, lors de la fixation du berceau 400 au coulant 200, le susdit tube coupé 710 est emmanché dans le premier cylindre intérieur 240 du coulant selon l'axe de ce dernier. Les deux orifices 71 1 et 712 sont disposés de telle façon que lorsque l'organe de fixation 700 est emmanché dans le coulant 200, ceux-ci soient chacun coaxiaux avec un des trous filetés 212 percés dans l'épaisseur de l'épaulement 210 du coulant 200. Par ces orifices, des vis (non représentées) viennent fixer l'organe de fixation 700 du berceau 200 au coulant 200 en se vissant dans les trous filetés 212 permettant ainsi d'utiliser le moyen de fixation de l'électro-broche 100 comme support de fixation du berceau 400 sur le coulant 200.
Le réceptacle 500 du berceau 400 sur lequel vient se déposer l'électro-broche 100 est formé d'un profilé en forme de U dans lequel est logée une cale 510 située à l'intérieur de celui-ci. L'électro-broche 100 est ainsi en contact à l'avant en deux points sur les bords 520 et 530 du profilé en U 500 par l'intermédiaire de son épaulement 1 10 et en contact à l'arrière en un point sur la cale 510 directement par l'intermédiaire de son corps arrière. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les bords 520 et 530 du susdit profilé en U 500 sont biseautés afin d'éviter les rayures, conséquences possibles du glissement de l'épaulement 1 10 de l'électro-broche 100 sur les bords 520 et 530 du profilé en U et de permettre une meilleure assise de l'électro-broche 100 dans le réceptacle 500. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la susdite cale 510 est située dans le plan de symétrie longitudinal du profilé en U 500 et est d'une hauteur telle qu'elle maintient l'électro-broche 100 en position horizontale face au coulant 200. Cette cale 510 permet ainsi un glissement horizontal de l'électro-broche 100 du berceau 400 vers le coulant 200 assurant ainsi un emmanchement précis du corps
arrière de l'électro-broche 100 dans les deux épaulements intermédiaire 220 et intérieur
230 du coulant 200 comportant les éléments d'étanchéité 221 et 231, lesquels nécessitent une grande précision dans le montage de l'électro-broche 100 dans le coulant 200. En outre, la susdite cale 510 permet, en glissant sans contact avec l'organe de fixation, permet d'éviter au corps arrière de l'électro-broche 100 des risques de rayures qui ne garantiraient plus l'étanchéité de l'assemblage électro-broche/coulant et donc l'amortissement des vibrations. D'autre part, la susdite cale de réglage 510 est tout entière ou seulement dans sa partie en contact avec le corps de l'électro-broche 100 en matériau "nylon" afin d'éviter tout risque de rayure lors du glissement de l'électro-broche sur celle-ci. Comme illustré sur la figure 3, l'organe de préhension 600 est constitué par un crochet dont une extrémité 610 est située sur un des côtés du réceptacle 500 et dont l'autre extrémité 620 est préformée pour recevoir l'organe d'accrochage 800 (cf figures 4a, 4b, 4c) d'un engin de levage. Ce crochet 600 a pour avantage d'assurer une prise sur le berceau 400 pour l'amener au moyen d'un engin de levage tel qu'un palan, à la hauteur du coulant 200, de le positionner face à celui-ci pour le fixer, et d'alléger la charge qui se trouve en bout de coulant en évitant l'arc-boutement au moment des opérations de montage et/ou de démontage. Le susdit crochet 600 est avantageusement disposé au niveau du centre de gravité du réceptacle 500 permettant d'assurer l'équilibrage de l'ensemble du berceau 400 en étant en rotation par rapport à l'organe de rotation 800 au crochet de l'engin de levage du fait de son poids, assurant son positionnement par rapport à la verticale et donc par rapport au coulant 200.
Tel qu'illustré sur la figure 4, le susdit réceptacle 500 est muni d'une cale de blocage axial 540 de ladite électro-broche 100 dans ledit réceptacle 500 empêchant le mouvement de translation de l'électro-broche 100 sur son axe 120. Cette disposition est particulièrement avantageuse car elle permet lors de la manutention de l'électro-broche 100 d'éviter toute translation et donc glissement de l'électro-broche 100 à l'intérieur du berceau 400, ce qui aurait accentué le risque de rayure ainsi que le risque de chute de l'électro- broche 100
Selon un mode de réalisation préférée de l'invention, le dispositif de blocage est constitué par une rainure 541 réalisée sur ladite cale de blocage axial 540 perpendiculairement à l'axe 120 de ladite électro-broche 100. Avantageusement et comme illustré, la largeur de ladite rainure 541 permet d'accueillir le susdit épaulement 1 10 de
l'éléctro-broche 100 et sa profondeur permet audit épaulement 1 10 de rester en contact avec les bords biseautés 520 et 530 dudit réceptacle 500 Ainsi, le contact entre l'électro- broche et le réceptacle reste sur trois points et n'est pas gêné par cette cale de blocage axial 540 dont la fonction est d'empêcher le glissement du corps de l'électro-broche 100 En outre, cette cale de blocage axial 540 est située sur l'axe longitudinal médian du réceptacle 500 de façon à ce que lorsque ledit épaulement 1 10 de l'électro-broche 100 est pris dans ladite rainure 541, le corps arrière de l'électro-broche 100 soit en appui sur ladite cale de réglage 510 sans être emmanché dans ledit support 200
Un autre avantage de la présence de cette de blocage est qu'elle augmente la difficulté des opérations d'emmanchement et de retrait de l'électro-broche En effet, cet obstacle supplémentaire oblige, lors de l'emmanchement, le manipulateur à soulever légèrement l'électro-broche 100 au niveau de son épaulement 110 afin le la désengager de la cale de blocage 540 puis de la reposer après un léger glissement et amorcer alors un mouvement de glissement sur l'axe 120 à des fins d'emmanchement de celle-ci à l'intérieur du coulant Cette décomposition des mouvements d'emmanchement ralentit la mise en place de l'électro-broche mais permet au manipulateur de prendre toutes les précautions nécessaires à sa manipulation.
Les dessins des figures 5a, 5b, et 5c illustrent les phases de montage d'une électro-broche 100 dans un coulant 200 au moyen du berceau de manutention 400 ci- dessus décrit.
Comme illustrée sur le dessin de la figure 5a, l'électro-broche 100 est placée dans le berceau 400, celui-ci ayant été au préalable amené à hauteur et face au coulant 200 et fixé par l'intermédiaire de son organe de fixation 700 sur le premier épaulement extérieur rentrant 210 du coulant 200 au moyen de vis comme décrit ci-dessus Ce berceau 400 permet de créer devant et à hauteur du coulant 200 un plan de travail horizontal fixe facilitant la connexion des câbles et fils se trouvant à l'intérieur et à l'arrière du coulant 200, et nécessaires au fonctionnement de l'électro-broche 100 Lors du déplacement du berceau 400 et jusqu'à cette position, l'épaulement 1 10 de l'électro-broche 100 est à ce moment là engagé dans la cale de blocage 540 Comme le montre la figure 5b, la cale 510 est située sur le réceptacle 500 de façon à ce que, lors du glissement (flèche A) de l'électro-broche 100 (réalisé après désengagement de l'épaulement 1 10 de l'électro-broche 100 hors de la rainure 541 de la
- lo ¬ cale 540) vers le coulant 200 et de l'emmanchement de celle-ci, l'épaulement 1 10 de l'électro-broche 100 vient en butée sur la cale 510 au moment où le corps arrière de l'électro-broche 100 est porté par les deux épaulements intérieur 230 et intermédiaire 220 du coulant 200 Lors de cette mise en butée, l'électro-broche 100 est donc portée par les deux épaulements 230 et 220 et peut se libérer du berceau 400 Les vis sont alors ôtées du premier épaulement rentrant extérieur 210 du coulant 200, l'organe de fixation 700 est desserré du coulant 200 et le berceau 400 peut se dégager de ce dernier comme le montre la flèche B de la figure 5c
On comprend que le dispositif de manutention d'une électro-broche de machine outil d'usinage à grande vitesse qui vient d'être décrit et représenté, l'a ete en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportées à l'exemple ci- dessus sans pour autant sortir du cadre de l'invention pπs dans ses aspects les plus larges
Afin de permettre une meilleure compréhension des dessins, une liste des références avec leurs légendes est ci-aprés énumérée
100 Electro-broche
110 Epaulement de l'électro-broche
120 Axe de symétrie de l'électro-broche
200 Coulant 210 Epaulement extérieur du coulant
21 1 Bride de fixation de l'électro-broche 21 1a Vis de fixation de la bride
212 Trous filetés
220 Epaulement intermédiaire du coulant 221 Organe d'étanchéité logé dans l'épaulement intermédiaire 230 Epaulement intérieur du coulant
231 Organe d'étanchéité logé dans l'épaulement intérieur 240 Premier cylindre intérieur du coulant
300 Chambre étanche
400 Berceau de manutention de l'électro-
broche
500 Réceptacle
510 Cale de réglage
520,530 Bords du réceptacle 540 Cale de blocage 541 Rainure de la cale de blocage
600 Crochet de préhension
610 Extrémité du crochet fixée au réceptacle
620 Extrémité d'accrochage
700 Organe de fixation
710 Tube cylindrique coupé
71 1.712 Trous percés dans le tube
720 Diamètre extérieur du tube 730 Diamètre intérieur du tube
800 Organe d'accrochage d'un engin de levage
Flèche A Mouvement d'emmanchement de l'électro-broche 100
Flèche B Mouvement de dégagement du berceau
400