WO2015092228A1 - Tête pivotante multiaxe mixte - Google Patents

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WO2015092228A1
WO2015092228A1 PCT/FR2014/053280 FR2014053280W WO2015092228A1 WO 2015092228 A1 WO2015092228 A1 WO 2015092228A1 FR 2014053280 W FR2014053280 W FR 2014053280W WO 2015092228 A1 WO2015092228 A1 WO 2015092228A1
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WO
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swivel head
support shaft
head according
axis swivel
cutting device
Prior art date
Application number
PCT/FR2014/053280
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English (en)
Inventor
Clément CAUCHOIS
Jack Leseur
Original Assignee
Fives Forest-Line
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Publication date
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Priority to US15/104,857 priority patent/US20160311079A1/en
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/02—Abrasive blasting machines or devices; Plants characterised by the arrangement of the component assemblies with respect to each other
    • B24C3/06—Abrasive blasting machines or devices; Plants characterised by the arrangement of the component assemblies with respect to each other movable; portable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/04—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass
    • B24C1/045—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass for cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24C3/02—Abrasive blasting machines or devices; Plants characterised by the arrangement of the component assemblies with respect to each other
    • B24C3/04—Abrasive blasting machines or devices; Plants characterised by the arrangement of the component assemblies with respect to each other stationary

Definitions

  • the present invention relates to a multi-axis machine tool rotary head and in particular to a so-called five-axis machining machine.
  • This type of machine tool comprises a movable arm located at the end of a robot or mounted on a gantry, and a pivoting head mounted at the end of said movable arm.
  • the pivoting head comprises a fork-forming a fork, rotatably mounted at the end of the arm, and the fork-shaped unit is equipped with a support shaft which extends substantially perpendicular to the direction defined by the arm.
  • the support shaft is thus equipped with at least two pins able to receive respectively a working tool.
  • the pins extend in planes substantially parallel to each other and perpendicular to the support shaft; they can also extend in the same plane. They are further angularly offset relative to each other on the support shaft.
  • the tools can be driven alternately in motion, between a working position in which they come to extend projecting from the fork-lock unit and a retracted position in which they are carried inside the fork-lock, in driving the support shaft in rotation in one direction and then in an opposite direction.
  • EP1405691 A1 which describes a pivoting head enabling such an implementation.
  • the parts are first installed on a specific machine tool, having a movable head equipped with an injection nozzle, and a pressurizing pump to be able to inject the water under pressure, usually with an abrasive.
  • a specific machine tool having a movable head equipped with an injection nozzle, and a pressurizing pump to be able to inject the water under pressure, usually with an abrasive.
  • Such a machine is particularly equipped with a sludge recovery system resulting from projections of a mixture of water, abrasive and material.
  • a problem that arises and that aims to solve the present invention is to reduce the processing time of parts and thus reduce costs.
  • the present invention proposes a multiaxis pivoting head intended to be mounted at the end of a movable machine tool arm, said pivoting head comprising, on the one hand, a clevis having a support shaft, said clevis being suitable to be rotatably mounted on said arm, while said support shaft extends substantially perpendicular to said arm, and on the other hand at least two working members installed on said support shaft in positions angularly offset relative to one another. other, said support shaft being rotatable to be able to alternately carry each of said at least two working members between a retracted position within said yoke and a working position projecting from said yoke.
  • One of said at least two working members is a water jet cutting device.
  • a feature of the invention lies in the implementation of a water jet cutting device on the support shaft inside the yoke, or fork-block, as well as the tool d machining, so as to cut a part and then machine it without having to disassemble it and even without dead time.
  • the water jet cutting device is thus carried from a working position to a retracted position inside the yoke, by driving the support shaft in rotation, while the other work tool is consequently carried , in working position.
  • a single machine tool structure is necessary, which reduces the cost of installation, but moreover, the cutting and machining time is shortened, since no dismantling of parts is necessary.
  • the positioning accuracy of the cutting head and the machining head is greatly improved because of the use of the same carrier shaft to support both.
  • said water jet cutting device comprises an injection nozzle and a recovery receptacle mounted opposite said injection nozzle.
  • sludge cuts incorporating including, water, abrasive and debris of materials, during the cutting phase, through the recovery receptacle, which is located opposite the injection nozzle in its extension.
  • the multi-axis swivel head is driven, relative to the workpiece, so as to carry the injection nozzle on one side of the workpiece and the receiving receptacle on the other side.
  • the stream of water and abrasive particles comes in its course, cross the room, and fall into the receptacle.
  • the cutting does not cause any projection of water or sludge, which makes it possible to implement the device on the support shaft, near the other pin, which is, she, driven by an electric motor.
  • the abrasive particles and the jet water do not penetrate the inside of the spindle, which could damage the mechanical elements, by abrasion and also corrosion.
  • said injection nozzle extends in a direction inclined relative to a tangent to said support shaft.
  • the water jet cutting device comprises a pipe which extends along a tangent to the support shaft, and the injection nozzle extends in the extension of the pipe in a direction inclined with respect to the pipe. . In this way, it is easier to perform the cutting in areas of the recessed part, as will be explained in more detail in the following description.
  • said waterjet cutting device comprises a discharge conduit connected to said recovery receptacle.
  • said waterjet cutting device comprises a discharge conduit connected to said recovery receptacle.
  • said waterjet cutting device advantageously comprises an abrasive particle feed duct connected to said injection nozzle.
  • the pressurized water supply circuit is independent and is directly connected to the injection nozzle, while the abrasive particles are introduced into the water jet via the supply duct at the level of the water supply. the injection nozzle.
  • said water jet cutting device comprises a V-shaped holding member having two branches for holding said recovery receptacle opposite said injection nozzle.
  • said V-shaped holding member is rotatably mounted about an axis substantially perpendicular to said support shaft.
  • said V-shaped holding member defines a mean plane and is connected to said support shaft so that said middle plane extends substantially perpendicularly to the support shaft.
  • the axis around which the V-shaped holding member is rotatable cuts the two branches. In this way, during the cutting phase, the V-shaped holding member can be rotated by a determined amplitude, so as to facilitate the movements of the pivoting head according to the geometry of the part.
  • said V-shaped holding member further comprises a fixing plate provided on one of said two branches in order to fix said V-shaped holding member to said support shaft.
  • the plate has controllable locking members for interchanging the V-shaped holding member.
  • different types of V-shaped holding member are provided, so as to obtain different distances between the injection nozzle and the recovery receptacle to be able to cut pieces of different thicknesses and different geometries.
  • the other of said two branches advantageously receives said recovery receptacle, which is open towards the other branch.
  • said V-shaped holding member comprises a passage path opening into said receiving receptacle and into said fixing plate to form a portion of said evacuation duct.
  • the passageway comprises at the mounting plate a connector intended to be connected to the inlet of another portion of the discharge duct, when the fixing plate is fixed on the support shaft.
  • the multi-axis swivel head further comprises a water pressurizing device coupled to said water jet cutting device, and said water pressurizing device is adapted to be housed inside said movable arm.
  • the water pressurization device is located closer to the injection nozzle, which reduces pressure losses in comparison with the waterjet cutting installations according to the prior art, where they are distant from each other.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a machine tool including a multi-axis swivel head according to the invention
  • FIG. 2 is a partial schematic perspective view of an element of the multi-axis swivel head according to the invention according to a first embodiment
  • FIG. 3 is a partial schematic perspective view of the element shown in Figure 2 according to another angle of view
  • FIG. 4 is a partial schematic perspective view of the element shown in Figure 2 in a first working position
  • FIG. 5 is a partial schematic perspective view of the element shown in Figure 2 in a second working position
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of the multi-axis swivel head according to the invention according to a second embodiment, in the working position;
  • - Figure 7 is a schematic view of the multi-axis swivel head shown in Figure 6, in a rest position; and,
  • Figure 8 is a detail view of an element shown in Figures 6 and 7.
  • Figure 1 illustrates a machine tool 10 comprising a gantry 12 having an upper cross member 13 extended above a work table 14. This allows to immobilize a complex piece 16 having a curve 18 and parallel stiffeners 20.
  • the machine tool 10 comprises a vertical arm 22 shown cutaway and connected to the gantry 12 by a carriage 24 for driving the arm 22 in a direction parallel to the crossbar 13.
  • the arm 22 is movable in translation according to its own. axis, which extends vertically.
  • the arm 22 has an end 26 on which is mounted a multi-axis swivel head 28. It comprises a yoke 30 forming a fork-shaped unit, and rotatably mounted at the end 26 of the arm 22 around the vertical axis of the arm 22. It further comprises a support shaft 32 rotatably mounted within the yoke 30, along an axis substantially perpendicular to the vertical axis of the arm 22 and which will be described in more detail below with reference to FIGS. 2 to 4.
  • Figure 2 shows the support shaft 32 adapted to be installed inside the yoke 30 or fork-block to be rotated about the horizontal axis B.
  • the support shaft 32 has two opposite circular flanks 34 , 36 and in between, on the one hand a pin 38 extending along an axis tangential to the support shaft 32 perpendicular to the axis B and able to receive a working tool, and secondly a device
  • the water jet cutting device 40 extends in a position substantially diametrically opposed to the pin 38 with respect to the support shaft 32.
  • the water jet cutting device 40 comprises a V-shaped retaining member 42 having two branches, a free branch 44, and an attachment branch 46 terminated by a plate of 48. It comprises an injection nozzle 50 mounted in the extension of a pipe 52.
  • the pipe 52 extends tangentially to the support shaft 32, while the injection nozzle 50 extends in one direction. inclined relative to the tubing 52, for example between 150 ° and 170 °.
  • the mounting plate 48 has a notch 54, and it is connected to the support shaft 32 so that the tubing extends through the notch 54, while the injection nozzle 50 extends towards the end of the free branch 44, and more precisely to a receiving receptacle 56 integral with the end of the free branch 44.
  • the receiving receptacle 56 is of cylindrical shape open towards the injection nozzle 50. It is made in a high-resistance material and is connected to a discharge pipe 58, which extends inside the free branch 44 to then be able to extend through the pivoting head and then to a recovery tank.
  • the exhaust duct 58 is intended to be depressed by means of a suction pump, not shown, as will be explained below.
  • the mounting plate 48 is fixed on a ring 60 shown in transparency through the support shaft 32, which ring 60 is rotatable by means of an electric actuator 62.
  • the holding member V 42 as a whole is adapted to be rotated.
  • the tubing 54 supporting the injection nozzle 50 is rotationally integral with the ring gear 60 in order to be able to drive the receiving receptacle 56 as the injection nozzle 50 is driven. In this way, the receiving receptacle 50 56 remains in the axis of the injection nozzle 50 regardless of the position of the nozzle 50.
  • the injection nozzle 50 has a lateral connection 64 to be able to connect an abrasive particle supply duct 66 which appears in FIG. 5.
  • the support shaft 32 is engaged between two cheeks. facing 68, 70 of the yoke 30 so as to pivot about the horizontal axis B.
  • the V-shaped holding member 42 equipped with the receiving receptacle 56, and the injection nozzle 50 both of which project from the cap 30, and on the other hand the complex piece 16 provided with its stiffeners 20.
  • the multi-axis swivel head is adjusted so that the injection nozzle 50 and the receiving receptacle 56 are located on either side of the stiffener 20.
  • the axis of the injection nozzle 50 is then substantially perpendicular to the stiffener 20.
  • FIGS. 1 and 2 showing a water pressurization device coupled to the water jet cutting device. More precisely, in FIG. 1, the end 26 of the arm 22 houses inside, a pressurizing device 72, comprising an intensifier and an accumulator connected directly to the injection nozzle 50 by means of a high-pressure conduit. 74.
  • the water is supplied to the pressurizing device and to the intensifier by means of a low-pressure hose 76, while the pressurized oil is supplied by means of two medium-pressure hoses 78.
  • water comprises a booster pump 80, and a water supply 82, while the oil circuit comprises a hydraulic pump 84, a cover 86 and a distributor 88.
  • the hydraulic circuit alternately drives a piston in a chamber, and thereby pressurizing the water, according to a well-known technique, to pressures of 4000 to 6000 bar.
  • the feed duct of pressurized water is therefore shorter, and hence the pressure losses are lower. Also, for a given pressure we obtain a better efficiency of the cut.
  • FIG. 4 illustrating the multi-axis pivoting head in the cutting position of the stiffener 20.
  • the implementation of the water under pressure through the nozzle 50 and concomitantly the injection of abrasive particles through the nozzle. lateral connection 64 causes the cutting of the stiffener 20.
  • the exhaust duct 58 connected to the receiving receptacle 56 is depressed. In this way, the jet of water passes through the stiffener 20 and then falls into the receiving receptacle 56 located opposite, dragging with it the abrasive particles, debris material and lubricants. The slurry thus formed is sucked continuously through the evacuation duct 58.
  • the water jet cutter 40 can be arranged near the spindle 38.
  • the cutting of the stiffener 20 is performed by driving in translation the multiaxis pivoting head 28 parallel to the stiffener at a predetermined speed.
  • the tool 90 is precisely carried against the edge of a recess 92 formed in the complex part 16 so as to deburr said edge, for example.
  • the support shaft 32 is again driven into position. rotation of about 180 ° in the opposite direction, so as to make operational again the water jet cutting device 40.
  • FIGS. 6 and 7 describe a multi-axis swivel head according to another embodiment.
  • the elements identical to the previous implementation mode or having the same functions will bear the same reference assigned a prime sign: "'".
  • a multi-axis swivel head 28 ' comprising a yoke 30' and a support shaft 32 'located inside.
  • the support shaft 32 ' is equipped with a pin 38' and in a substantially diametrically opposed position of a water jet cutting device 40 '.
  • This last has an injection nozzle 50 'and opposite, a receiving receptacle 56' mounted on a V-retaining member 42 'which will be described in more detail with reference to FIG. 8.
  • the V-shaped holding member 42 ' has a free leg 44', and an attachment leg 46 'also forming the fixing plate 48'.
  • the latter has a notch 94 and centering pins 96, 98 and fixing 100, 102.
  • the end of the free leg 44 ' has a receiving receptacle 56' and inside the free leg 44 ', extends a portion of exhaust duct here masked, and which opens into the plate 48' to level of a connector 104.
  • V-retaining member 42 ' will be able to be automatically installed on the support shaft 32', the injection nozzle 50 'extending through the notch 94, while, on the one hand, the centering 96, 98 and fixing 100, 102 are engaged in holes provided for this purpose, and secondly, the connector 104 of the exhaust duct portion is connected automatically and sealingly to another portion vent pipe.
  • V-shaped retaining member 42 ' will be installed in a rack and the multi-axis swivel head 28' will be able to be raised to such-and-such type.
  • V-retaining member 42 ' for automatic mounting.
  • the types of V-holding member 42 ' can be differentiated for example by the distance between the two branches, and therefore the distance between the receiving receptacle 56' and the injection nozzle 50 '. This is, for example, the difference between the first two holding members 106, 108 shown in FIG. 7.
  • the third 110 is not strictly speaking operational as a tool and merely serves to protect the injection nozzle 50. .
  • the fourth 1 12 can carry a measurement system and it is not operational either as a tool.
  • the last 1 14 is fully operational and includes a motor for rotating the mounting plate 48 '

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Abstract

L'invention concerne une tête pivotante multiaxe destinée à être montée à l'extrémité d'un bras mobile (22) de machine-outil, ladite tête pivotante comprenant, d'une part une chape (30) comportant un arbre support (32), ladite chape étant apte à être montée à rotation sur ledit bras (22), tandis que ledit arbre support (32) s'étend sensiblement perpendiculairement audit bras (22), et d'autre part au moins deux organes de travail (38, 40) installés sur ledit arbre support (32) dans des positions décalées angulairement l'une par rapport à l'autre, ledit arbre support (32) étant mobile en rotation pour pouvoir porter alternativement chacun desdits au moins deux organes de travail (38, 40) entre une position escamotée à l'intérieur de ladite chape (30) et une position de travail en saillie de ladite chape. L'un desdits au moins deux organes de travail (40) est un dispositif de découpe jet d'eau.

Description

Tête pivotante multiaxe mixte
La présente invention se rapporte à une tête pivotante multiaxe de machine-outil et en particulier d'une machine d'usinage dite, cinq axes.
Ce type de machine-outil comporte un bras mobile situé à l'extrémité d'un robot ou bien monté sur un portique, et une tête pivotante montée à l'extrémité dudit bras mobile. La tête pivotante comporte un bloc-fourche formant une chape, montée à rotation à l'extrémité du bras, et le bloc-fourche est équipé d'un arbre support qui lui, s'étend sensiblement perpendiculairement à la direction définie par le bras. L'arbre support est ainsi équipé d'au moins deux broches aptes à recevoir respectivement un outil de travail. Les broches s'étendent dans des plans sensiblement parallèles entre eux et perpendiculaires à l'arbre support ; elles peuvent également s'étendre dans un même plan. Elles sont en outre décalées angulairement l'une par rapport à l'autre sur l'arbre support. De la sorte, les outils peuvent être entraînés alternativement en mouvement, entre une position de travail dans laquelle ils viennent s'étendre en saillie du bloc-fourche et une position escamotée dans laquelle ils sont portés à l'intérieur du bloc-fourche, en entraînant l'arbre support en rotation dans un sens puis dans un sens opposé. On pourra notamment se référer au document EP1405691 A1 , lequel décrit une tête pivotante permettant une telle mise en œuvre.
Ainsi, en équipant les broches de deux types d'outil différents, il est aisé de venir usiner successivement une pièce, par exemple, grossièrement, puis plus précisément, pratiquement sans temps mort, en permutant la position des deux outils par la simple rotation de l'arbre support.
Pour certaines pièces complexes, il est nécessaire de les usiner, mais aussi de procéder à des découpages au préalable ou à des détourages. Ces découpages sont dans certaines circonstances, réalisés au moyen d'un dispositif de découpe jet d'eau. Aussi, les pièces sont tout d'abord installées sur une machine-outil spécifique, présentant une tête mobile équipée d'une buse d'injection, et une pompe de pressurisation pour pouvoir injecter l'eau sous pression, usuellement avec un abrasif. Une telle machine est notamment équipée d'une installation de récupération des boues résultant des projections d'un mélange d'eau, d'abrasif et de matériau.
Aussi, lorsqu'un découpage doit être réalisé au préalable à l'usinage, il convient de porter la pièce, dans une première phase sur la machine-outil jet d'eau, puis de la porter ensuite sur la machine-outil usinage. Le temps de transfert de la pièce vient alors s'ajouter aux temps de découpe et d'usinage.
Un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention, est de pouvoir réduire les temps de traitement des pièces et ainsi, de réduire les coûts.
Dans ce but, la présente invention propose une tête pivotante multiaxe destinée à être montée à l'extrémité d'un bras mobile de machine-outil, ladite tête pivotante comprenant, d'une part une chape comportant un arbre support, ladite chape étant apte à être montée à rotation sur ledit bras, tandis que ledit arbre support s'étend sensiblement perpendiculairement audit bras, et d'autre part au moins deux organes de travail installés sur ledit arbre support dans des positions décalées angulairement l'une par rapport à l'autre, ledit arbre support étant mobile en rotation pour pouvoir porter alternativement chacun desdits au moins deux organes de travail entre une position escamotée à l'intérieur de ladite chape et une position de travail en saillie de ladite chape. L'un desdits au moins deux organes de travail est un dispositif de découpe jet d'eau.
Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en œuvre d'un dispositif de découpe jet d'eau sur l'arbre support à l'intérieur de la chape, ou bloc-fourche, au même titre que l'outil d'usinage, de manière à pouvoir découper une pièce puis l'usiner sans avoir à la démonter et ni même sans temps mort. Le dispositif de découpe jet d'eau est ainsi porté d'une position de travail à une position escamotée à l'intérieur de la chape, en entraînant l'arbre support en rotation, tandis que l'autre outil de travail est conséquemment porté lui, en position de travail. De la sorte, une seule structure de machine-outil est nécessaire, ce qui réduit le coût d'installation, mais au surplus, le temps de découpe et d'usinage est raccourci, puisqu'aucun démontage de pièce n'est nécessaire. Au surplus, la précision de positionnement de la tête de découpe et de la tête d'usinage est grandement améliorée du fait de l'utilisation d'un même axe porteur pour supporter les deux. En outre, puisqu'il est possible de pouvoir passer d'une phase de découpage à une phase d'usinage sans temps mort, il est également possible à l'inverse de pouvoir passer d'une phase d'usinage à une phase de découpage. Et partant, lorsque la pièce présente des dimensions importantes, des gains de temps sont réalisés sur les mouvements de la tête d'outillage.
Selon une caractéristique de l'invention particulièrement avantageuse, ledit dispositif de découpe jet d'eau comporte une buse d'injection et un réceptacle de récupération monté en regard de ladite buse d'injection. De la sorte, on vient récupérer les boues de découpes incorporant notamment, l'eau, l'abrasif et des débris de matériaux, durant la phase de découpe, grâce au réceptacle de récupération, qui est situé en regard de la buse d'injection dans son prolongement. En effet, la tête pivotante multiaxe est entraînée, par rapport à la pièce à découper, de manière à porter la buse d'injection d'un côté de la pièce et le réceptacle de réception de l'autre côté. Le jet d'eau et de particules abrasives vient dans sa course, traverser la pièce, et échoir dans le réceptacle. Partant, la découpe n'occasionne aucune projection d'eau ni de boue, ce qui rend possible la mise en œuvre du dispositif sur l'arbre support, près de l'autre broche, qui est, elle, animée par une motorisation électrique. Au surplus, les particules abrasives et l'eau du jet, ne pénètrent pas à l'intérieur de la broche, ce qui pourrait détériorer les éléments mécaniques, par abrasion et aussi corrosion.
Préférentiellement, ladite buse d'injection s'étend selon une direction inclinée par rapport à une tangente audit arbre support. Ainsi, le dispositif de découpe jet d'eau comporte une tubulure qui s'étend selon une tangente à l'arbre support, et la buse d'injection s'étend dans le prolongement de la tubulure selon une direction inclinée par rapport à la tubulure. De la sorte, il est plus aisé de venir réaliser la découpe dans des zones de la pièce en retrait, comme on l'expliquera plus en détail dans la suite de la description.
Selon un mode de mise en œuvre particulièrement avantageux, ledit dispositif de découpe jet d'eau comprend un conduit d'évacuation connecté audit réceptacle de récupération. De la sorte, on vient aspirer en continu les boues de découpe au fur et à mesure de leur production. Il est alors possible de faire fonctionner le dispositif de découpe jet d'eau quelque soit l'orientation de la buse et du réceptacle, notamment lorsque le réceptacle est situé au- dessus de la buse par rapport au sol.
En outre, ledit dispositif de découpe jet d'eau comprend, avantageusement, un conduit d'amenée de particules abrasives connecté à ladite buse d'injection. De la sorte, le circuit d'arrivée d'eau sous pression est indépendant et est directement raccordé à la buse d'injection, tandis que les particules abrasives, sont introduites dans le jet d'eau par le conduit d'amenée au niveau de la buse d'injection.
Selon une variante de réalisation particulièrement avantageuse, ledit dispositif de découpe jet d'eau comprend un organe de maintien en V présentant deux branches pour maintenir ledit réceptacle de récupération en regard de ladite buse d'injection. Avantageusement, ledit organe de maintien en V est monté mobile en rotation autour d'un axe sensiblement perpendiculaire audit arbre support. Ainsi, ledit organe de maintien en V définit un plan moyen et il est relié audit arbre support de façon que ledit plan moyen s'étende sensiblement perpendiculairement à l'arbre support. L'axe autour duquel l'organe de maintien en V est apte à tourner, vient couper les deux branches. De la sorte, durant la phase de découpe, l'organe de maintien en V peut être entraîné en rotation selon une amplitude déterminée, de manière à pouvoir faciliter les mouvements de la tête pivotante en fonction de la géométrie de la pièce.
Préférentiellement, selon ladite variante de réalisation, ledit organe de maintien en V comprend en outre une platine de fixation ménagée sur l'une desdites deux branches pour pouvoir fixer ledit organe de maintien en V audit arbre support. Ainsi qu'on l'expliquera plus en détail dans la suite de la description, la platine présente des organes de verrouillage commandables permettant d'interchanger l'organe de maintien en V. En effet, différents types d'organe de maintien en V sont prévus, de manière à pouvoir obtenir différentes distances entre la buse d'injection et le réceptacle de récupération pour pouvoir découper des pièces de différentes épaisseurs et de géométries différentes.
Aussi, l'autre desdites deux branches reçoit, avantageusement, ledit réceptacle de récupération, lequel est ouvert en direction de l'autre branche. Selon un mode de mise en œuvre de l'invention particulièrement avantageux, ledit organe de maintien en V comporte un chemin de passage débouchant dans ledit réceptacle de réception et dans ladite platine de fixation pour former une portion dudit conduit d'évacuation. Ainsi, le chemin de passage comporte au niveau de la platine de fixation un connecteur destiné à être connecté à l'entrée d'une autre portion du conduit d'évacuation, lorsque la platine de fixation est fixée sur l'arbre support.
De plus, la tête pivotante multiaxe comprend en outre un dispositif de pressurisation d'eau couplée audit dispositif de découpe jet d'eau, et ledit dispositif de pressurisation d'eau est apte à être logé à l'intérieur dudit bras mobile. De la sorte, le dispositif de pressurisation d'eau est situé au plus près de la buse d'injection, ce qui permet de diminuer les pertes de charge en comparaison des installations de découpe jet d'eau selon l'art antérieur, où ils sont éloignés l'une de l'autre.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la Figure 1 est une vue schématique en perspective d'une machine outil incluant une tête pivotante multiaxe conforme à l'invention ;
- la Figure 2 est une vue schématique partielle en perspective d'un élément de la tête pivotante multiaxe conforme à l'invention selon un premier mode de mise en œuvre ;
- la Figure 3 est une vue schématique partielle en perspective de l'élément représenté sur la Figure 2 selon un autre angle de vue
- la Figure 4 est une vue schématique partielle en perspective de l'élément représenté sur la Figure 2 dans une première position de travail ;
- la Figure 5 est une vue schématique partielle en perspective de l'élément représenté sur la Figure 2 dans une deuxième position de travail ;
- la Figure 6 est une vue schématique en perspective de la tête pivotante multiaxe conforme à l'invention selon un second mode de mise en œuvre, en position de travail ; - la Figure 7 est une vue schématique de la tête pivotante multiaxe représentée sur la Figure 6, dans une position de repos ; et,
- la Figure 8 est une vue de détail d'un élément représenté sur la figure 6 et 7.
La Figure 1 illustre une machine outil 10 comprenant un portique 12 présentant une traverse supérieure 13 étendue au-dessus d'une table de travail 14. Celle-ci permet d'immobiliser une pièce complexe 16 présentant un galbe 18 et des raidisseurs parallèles 20. La machine outil 10 comprend un bras vertical 22 représenté en écorché et relié au portique 12 par un chariot 24 permettant d'entraîner le bras 22 selon une direction parallèle à la traverse 13. En outre, le bras 22 est mobile en translation selon son propre axe, qui s'étend verticalement.
Le bras 22 présente une extrémité 26 sur laquelle est montée une tête pivotante multiaxe 28. Elle comprend une chape 30 formant un bloc-fourche, et montée rotative à l'extrémité 26 du bras 22 autour de l'axe verticale du bras 22. Elle comprend au surplus, un arbre support 32 monté à rotation à l'intérieur de la chape 30, selon un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe verticale du bras 22 et que l'on va décrire plus en détail ci-après en référence aux Figures 2 à 4.
La Figure 2 représente l'arbre support 32 apte à être installé à l'intérieur de la chape 30 ou bloc-fourche pour pouvoir être entraîné en rotation autour de l'axe horizontal B. L'arbre support 32 présente deux flancs opposés circulaires 34, 36 et entre les deux, d'une part une broche 38 s'étendant selon un axe tangent à l'arbre support 32 perpendiculairement à l'axe B et apte à recevoir un outil de travail, et d'autre part un dispositif de découpe jet d'eau 40. Le dispositif de découpe jet d'eau 40 s'étend dans une position sensiblement diamétralement opposée à la broche 38 par rapport à l'arbre support 32.
On se référera à la Figure 3 montrant plus en détail le dispositif de découpe jet d'eau 40. Il comprend un organe de maintien en V 42 présentant deux branches, une branche libre 44, et une branche de fixation 46 terminée par une platine de fixation 48. Il comporte une buse d'injection 50 montée dans le prolongement d'une tubulure 52. La tubulure 52 s'étend tangentiellement à l'arbre support 32, tandis que la buse d'injection 50 s'étend dans une direction inclinée par rapport à la tubulure 52, par exemple comprise entre 150° et 170°. La platine de fixation 48 présente une échancrure 54, et elle est reliée à l'arbre support 32 de façon que la tubulure s'étende à traves l'échancrure 54, tandis que la buse d'injection 50 s'étend en direction de l'extrémité de la branche libre 44, et plus précisément vers un réceptacle de réception 56 solidaire de l'extrémité de la branche libre 44. Le réceptacle de réception 56 est de forme cylindrique ouvert vers la buse d'injection 50. Il est réalisé dans un matériau à haute résistance et il est raccordé à un conduit d'évacuation 58, lequel s'étend à l'intérieur de la branche libre 44 pour pouvoir ensuite se prolonger à travers la tête pivotante puis vers un réservoir de récupération. En outre, le conduit d'évacuation 58 est destiné à être mis en dépression au moyen d'une pompe d'aspiration, non représentée, comme on l'expliquera ci-après.
Par ailleurs, la platine de fixation 48 est fixée sur une couronne 60 représentée en transparence à travers l'arbre support 32, laquelle couronne 60 est commandable en rotation au moyen d'un actionneur électrique 62. De la sorte, l'organe de maintien en V 42, dans son ensemble est apte à être entraîné en rotation. Avantageusement, la tubulure 54 supportant la buse d'injection 50 est solidaire en rotation de la couronne 60 pour pouvoir entraîner le réceptacle de réception 56 à mesure de l'entraînement de la buse d'injection 50. De la sorte, le réceptacle de réception 56 demeure dans l'axe de la buse d'injection 50 quelque soit la position de la buse 50.
De plus, la buse d'injection 50 présente un raccord latéral 64 pour pouvoir raccorder un conduit d'amenée de particules abrasives 66 qui apparaît sur la Figure 5. On retrouve sur cette Figure 5, l'arbre support 32 en prise entre deux joues en regard 68, 70 de la chape 30 de manière à pouvoir pivoter autour de l'axe horizontal B.
On retrouve également, d'une part l'organe de maintien en V 42 équipé du réceptacle de réception 56, et la buse d'injection 50, qui s'étendent tous les deux en saillie de la chape 30, et d'autre part la pièce complexe 16 munie de ses raidisseurs 20. On observera que la tête pivotante multiaxe est ajustée de façon que la buse d'injection 50 et le réceptacle de réception 56 soient situés de part et d'autre du raidisseur 20. L'axe de la buse d'injection 50 est alors sensiblement perpendiculaire au raidisseur 20. Avant de décrire le fonctionnement de la tête pivotante multiaxe 28, on reviendra sur les Figures 1 et 2, montrant un dispositif de pressurisation d'eau couplé au dispositif de découpe jet d'eau. Plus précisément, sur la Figure 1 , l'extrémité 26 du bras 22 héberge à l'intérieur, un dispositif de pressurisation 72, comportant un intensifieur et un accumulateur raccordés directement à la buse d'injection 50 au moyen d'un conduit haute pression 74.
Aussi, l'eau est amenée jusqu'au dispositif de pressurisation et à l'intensifieur au moyen d'un flexible basse pression 76, tandis que l'huile sous pression est amenée au moyen de deux flexibles moyenne pression 78. Le circuit d'eau comporte une pompe de gavage 80, et une alimentation d'eau 82, tandis que le circuit d'huile comporte une pompe hydraulique 84, une bâche 86 et un distributeur 88.
Le circuit hydraulique permet d'entraîner alternativement un piston dans une chambre, et partant de pressuriser l'eau, selon une technique bien connue, jusqu'à des pressions de 4000 à 6000 bars. Ainsi, grâce à la proximité du dispositif de pressurisation 72 et de la buse injection 50, le conduit d'amené de l'eau sous pression est par conséquent plus court, et partant, les pertes de charges sont moindres. Aussi, pour une pression donnée on obtient une meilleure efficacité de la découpe.
Les longueurs à rayon de courbure important de tuyauterie rigides nécessaires sur les machines de grandes dimensions sont supprimées, évitant de fait les aboutements fragiles par raccord très haute pression.
On se reportera à nouveau sur la figure 4 illustrant la tête pivotante multiaxe en position de découpe du raidisseur 20. Ainsi, la mise en œuvre de l'eau sous pression à travers la buse 50 et concomitamment l'injection de particules abrasives à travers le raccord latéral 64, provoque la découpe du raidisseur 20. En outre, le conduit d'évacuation 58 relié au réceptacle de réception 56 est mis en dépression. De la sorte, le jet d'eau traverse le raidisseur 20 puis échoit dans le réceptacle de réception 56 situé en regard, en entraînant avec lui les particules abrasives, des débris du matériau et des lubrifiants. La boue ainsi constituée est aspirée en continu à travers le conduit d'évacuation 58. De la sorte, l'essentiel des projections dues au jet d'eau est aspiré à travers le réceptacle de réception 56. Aussi, les autres éléments de la tête pivotante, et notamment le mécanisme de l'arbre support 32 et de la broche 38 ne sont pas affectés. Grâce à cet agencement de récupération des boues, le dispositif de découpe jet d'eau 40 peut être agencé à proximité de la broche 38.
Le découpage du raidisseur 20 est réalisé en entraînant en translation la tête pivotante multiaxe 28 parallèlement au raidisseur selon une vitesse prédéterminée.
Dès après que l'opération de découpage est terminée, et que l'on souhaite procéder à une étape d'usinage dans la même zone de la pièce complexe 16, il est alors aisé de commander la rotation de l'arbre support 32 d'environ 180°, par exemple en temps masqué durant le déplacement de la tête pivotante multiaxe 28, de manière à escamoter le dispositif de découpe jet d'eau 40, et à porter la broche 38 équipée d'un outil 90, en saillie de la chape et en situation de travail comme illustré sur la figure 5. On retrouve sur cette figure la tête pivotante multiaxe 28 ajustée au-dessus de la pièce complexe 16. Le dispositif de découpe jet d'eau 40 est alors inactif et logé à l'intérieur de la chape 30.
L'outil 90 est précisément porté contre le bord d'un évidement 92 ménagé dans la pièce complexe 16 de manière à pouvoir ébavurer ledit bord, par exemple.
À l'inverse, lorsque la phase d'usinage est terminée et qu'une opération de découpage est nécessaire dans l'environnement proche de l'endroit où se situe la tête pivotante multiaxe 28, l'arbre support 32 est à nouveau entraîné en rotation d'environ 180° en sens inverse, de manière à rendre à nouveau opérationnel le dispositif de découpe jet d'eau 40.
On se référera à présent aux figures 6 et 7 afin de décrire une tête pivotante multiaxe selon un autre mode de mise en œuvre. Les éléments identiques au mode de mise en œuvre précédent ou présentant les mêmes fonctions porteront la même référence affectée d'un signe prime : «' ».
Ainsi, on retrouve sur la figure 6 une tête pivotante multiaxe 28' comprenant une chape 30' et un arbre support 32' situé à l'intérieur. L'arbre support 32' est équipé d'une broche 38' et dans une position sensiblement diamétralement opposée d'un dispositif de découpe jet d'eau 40'. Ce dernier présente une buse d'injection 50' et en regard, un réceptacle de réception 56' monté sur un organe de maintien en V 42' que l'on décrira plus en détail en référence à la figure 8.
L'organe de maintien en V 42' présente une branche libre 44', et une branche de fixation 46' formant également la platine de fixation 48'. Cette dernière présente une échancrure 94 et des pions de centrage 96, 98 et de fixation 100, 102.
L'extrémité de la branche libre 44' comporte un réceptacle de réception 56' et à l'intérieur de la branche libre 44', s'étend une portion de conduit d'évacuation ici masqué, et qui débouche dans la platine 48' au niveau d'un connecteur 104.
Ainsi, organe de maintien en V 42' va pouvoir être installé automatiquement sur l'arbre support 32', la buse d'injection 50' venant s'étendre à travers l'échancrure 94, tandis que, d'une part les pions de centrage 96, 98 et de fixation 100, 102 viennent s'engager dans des orifices prévus à cet effet, et d'autre part, le connecteur 104 de la portion de conduit d'évacuation est raccordé automatiquement et de manière étanche à une autre portion du conduit d'évacuation.
De la sorte, comme l'illustre la figure 7 de manière schématique, différents types d'organe de maintien en V 42' vont être installés dans un râtelier et la tête pivotante multiaxe 28' va pouvoir être portée au niveau de tel ou tel type d'organe de maintien en V 42' pour un montage automatique. Les types d'organe de maintien en V 42', peuvent se différencier par exemple, par la distance entre les deux branches, et par conséquent la distance entre le réceptacle de réception 56' et la buse d'injection 50'. C'est par exemple la différence entre les deux premiers organes de maintien 106, 108 représentés sur la figure 7. Le troisième 1 10, n'est pas à proprement parler opérationnel en tant qu'outil et permet simplement de protéger la buse injection 50'. Le quatrième 1 12 permet de porter un système de mesure et il n'est pas non plus opérationnel en tant qu'outil. Le dernier 1 14 est tout à fait opérationnel et il inclut une motorisation permettant de faire tourner la platine de fixation 48'

Claims

REVENDICATIONS
1 . Tête pivotante multiaxe destinée à être montée à l'extrémité d'un bras mobile (22) de machine-outil, ladite tête pivotante comprenant, d'une part une chape (30) comportant un arbre support (32), ladite chape étant apte à être montée à rotation sur ledit bras (22), tandis que ledit arbre support (32) s'étend sensiblement perpendiculairement audit bras (22), et d'autre part au moins deux organes de travail (38, 40) installés sur ledit arbre support (32) dans des positions décalées angulairement l'une par rapport à l'autre, ledit arbre support (32) étant mobile en rotation pour pouvoir porter alternativement chacun desdits au moins deux organes de travail (38, 40) entre une position escamotée à l'intérieur de ladite chape (30) et une position de travail en saillie de ladite chape ;
caractérisée en ce que l'un desdits au moins deux organes de travail (40) est un dispositif de découpe jet d'eau.
2. Tête pivotante multiaxe selon la revendication 1 , caractérisée en ce que ledit dispositif de découpe jet d'eau (40) comporte une buse d'injection (50) et un réceptacle de récupération (56) monté en regard de ladite buse d'injection (50).
3. Tête pivotante multiaxe selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite buse d'injection (50) s'étend selon une direction inclinée par rapport à une tangente audit arbre support (32).
4. Tête pivotante multiaxe selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que ledit dispositif de découpe jet d'eau (40) comprend un conduit d'évacuation (58) connecté audit réceptacle de récupération (56).
5. Tête pivotante multiaxe selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que ledit dispositif de découpe jet d'eau (40) comprend un conduit d'amenée de particules abrasives (66) connecté à ladite buse d'injection (50).
6. Tête pivotante multiaxe selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que ledit dispositif de découpe jet d'eau (40) comprend un organe de maintien en V (42) présentant deux branches (44, 46) pour maintenir ledit réceptacle de récupération (56) en regard de ladite buse d'injection (50).
7. Tête pivotante multiaxe selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit organe de maintien en V (42) est monté mobile en rotation autour d'un axe sensiblement perpendiculaire audit arbre support (32).
8. Tête pivotante multiaxe selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que ledit organe de maintien en V (42) comprend en outre une platine de fixation (48) ménagée sur l'une desdites deux branches (46) pour pouvoir fixer ledit organe de maintien en V (42) audit arbre support (32).
9. Tête pivotante multiaxe selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'autre desdites deux branches (44) reçoit ledit réceptacle de récupération (56).
10. Tête pivotante multiaxe selon la revendication 4 et l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que ledit organe de maintien en V (42) comporte un chemin de passage débouchant dans ledit réceptacle de réception (56) et dans ladite platine de fixation (48) pour former une portion dudit conduit d'évacuation (58).
1 1 . Tête pivotante multiaxe selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un dispositif de pressurisation d'eau (72) couplée audit dispositif de découpe jet d'eau (40), et en ce que ledit dispositif de pressurisation d'eau (72) est apte à être logé à l'intérieur dudit bras mobile (22).
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