Brevet FR2007971A1 — publié le 19700116

La présente invention se rapporte à uxl échangeur automatique d'outils et, plus particulièrement, elle se réfère à un dispositif monté sur une machine-outil et capable de se mouvoir dans une pluralité de plans pour transférer les outils d'un 5 magasin dans une broche de la machine-outil. Dans le passé, un certain nombre d'échangeurs automatiques d'outils de différents modèles ont été proposés ; toutefois ils présentaient certaines imperfections structurales ou/et fonctionnelles qui nuisaient à leur efficacité. 10 Le premier but de la présente invention est de fournir un échangeur automatique d'outils de structure compacte, d'une conception simple et d'un fonctionnement sûr. Un autre but de l'invention est de fournir un é changeur d'outils monté directement sur la machine-outil, consistant en 15 un dispositif facile à manoeuvrer, servant à transférer les outils entre un magasin rotatif incorporé dans la machine-outil et sa broche. Un autre but encore de l'invention est la fourniture, en tant qu'éléments constitutifs de l'échangeur d'outils telle une 20 paire de bras de transfert conçus de façon qu'un bras puisse retirer un outil et qu'ensuite l'outil subséquent à utiliser soit mis en place par l'autre bras, en sorte que le processus de substitution des outils est effectué rapidement et sûrement. En conséquence, en conformité avec une exécution préférée 25 de l'invention, un échangeur automatique d'outils comporte un bras monté à pivotement sur une machine-outil ainsi que des éléments permettant de faire pivoter le bras sur un axe de façon que son extrémité libre s'étende à l'extérieur au-delà des différentes surfaces de la machine - outil. A son extrémité extérieu-30 re -un organe transporteur porté par le bras peut se mouvoir et être mis en position le long de l'axe longitudinal du bras. Des éléments sont reliés fonctionnellement avec l'organe transporteur pour assurer son déplacement le long du bras. Deux bras de transfert sont fixés symétriquement sur l'organe transporteur 35 sur les faces opposées d'un plan vertical s'étendant le long de l'axe longitudinal du bras. L'extrémité libre de chacun des bras de transfert est munie d'un élément de serrage pour mettre en prise et maintenir l'outil au cours de l'opération de transfert. 40 Le magasin rotatif renfermant les outils est incorporé, de 69 14423 2007971 préférence, dans une partie de la machine-outil contiguë à la partie où se trouve la "broche. le "bras est monté sur une troisième partie de la machine-outil de façon que son extrémité extérieure s'étende au-dehors au-delà des parties où se trou-5 vent le magasin et la broche. Par pivotement le bras peut être placé à l'extérieur de l'une ou l'autre de ces parties* Pour remettre les outils en place l'organe transporteur effectue un déplacement vers l'intérieur et un déplacement vers l'extérieur par rapport aux parties renfermant la broche ou le magasin, 10 tandis que les bras de transfert se déplacent dans un plan coupant l'organe transporteur de façon à se trouver dans l'alignement soit de la broche, soit de la douille destinée à recevoir l'outil dans le magasin. Du fait de leur disposition symétrique et de la manière dont l'organe transporteur peut 15 être mis en position par son déplacement, l'enlèvement des outils et leur insertion dans la broche ainsi que dans les douilles dans le magasin peuvent être effectués aisément et rapidement. Les différentes particularités qui caractérisent l'inven-20 tion, ses avantages fonctionnels et les objectifs spécifiques résultant de son application seront mieux compris grâce à la description qui va suivre avec référence aux dessins annexés qui représentent, à simple titre d'exemple nullement limitatif, ■une forme d'exécution préférée de l'invention. Dans ces dessins: 25 Fig. 1 est une vue en perspective d'un échangeur d'outils réalisé selon l'invention ; et Figs. 2A, 2B et 20 sont des vues de face de la partie de 1'échangeur d'outils qui maintient les outils, illustrant les différentes positions dans le processus de transfert des outils. 30 Sur la fig. 1 est représentée une machine-outil A de cons truction générale du type fermé avec une broche principale 3 située sur une partie de ïa machine et un magasin rotatif 2 monté sur line autre partie contiguë, dans une position effectivement perpendiculaire à la.partie renfermant la broche. Le 35 magasin 2 contient un certain nombre de douilles porte-outils et, par son mouvement de rotation, il peut engendrer un alignement des douilles sélectionnées dans un plan horizontal passant par le centre de la broche 3« A la partie supérieure de la machine-outil A est fixé un 40 bras pivotant 8 qui peut être mis en position autour d'un axe 69 14423 2007971 vertical à l'aide d'un moteur 10, par exemple d'un moteur à commande hydraulique. A partir de son point de fixation, le bras 8 s'étend longitudinalement vers la machine-outil de sorte que son extrémité extérieure peut être placée dans 5 un plan qui s'étend extérieurement à partir des parties de la machine-outil où se trouvent la broche et le magasin. A son extrémité extérieure se trouve un organe transporteur 6 reposant sur le bras et sa position peut être déplacée le long de son axe longitudinal par l'intermédiaire d'un moteur 10 d'entraînement 9, par exemple d'un moteur à commande hydraulique . l'organe transporteur 6 comporte deux éléments de transfert des outils 5A, 5B, disposés symétriquement sur les faces opposées d'un plan vertical qui coupe l'organe trans-15 porteur et s'étendant le long de l'axe longitudinal du bras 8. Des moteurs à commande hydraulique 7A, 7B sont montés respectivement sur les organes de transfert 5A, 5B pour la mise en place des organes de transfert en passant par un plan vertical. A leurs extrémités qui s'étendent vers l'ex-20 térieur à partir de l'organe transporteur 6 les organes de transfert 5A, 5B comportent chacun un élément de serrage, respectivement 4A, 4B dans lequel sont insérés et verrouillés les outils au cours de l'opération de transfert. Chacun des éléments de serrage, 4A, 4B est muni d'un cylindre hydrauli-25 que, respectivement 11A, 11B qui maintient les éléments de serrage en position de verrouillage avec les outils engagés et qui relâche les éléments de serrage lorsque cela est nécessaire . Du fait de la combinaison des déplacements par suite 30 du pivotement du bras 8 et des organes de transfert 5A, 5B avec le déplacement linéaire de l'organe transporteur le long de l'axé longitudinal du bras 8, les différents outils peu-' vent être transférés entre la broche 3 et les douilles dans le magasin rotatif 2, qui sont situées sur les parties dis-35 posées angulairement de la machine-outil A. Par un pivotement du bras 8 autour de son axe vertical l'organe transporteur 6 peut être mis en position au-dessus et extérieurement par rapport, soit à la partie de la machine outil renfermant la broche 3, soit à la partie incorporant le 69 14423 2007971 magasin rotatif 2. l'organe transporteur étant disposé à une distance suffisante en dehors de ces parties, il est alors possible de faire pivoter sélectivement les bras de transfert de façon à ce que leur position soit en alignement avec la 5 broche principale ou avec les douilles dans le magasin. Cet alignement une fois réalisé, le moteur 9 peut être mis en marche et l'organe transporteur déplacé l_e long de l'axe longitudinal du bras 8 dans la direction de la machine-outil en vue d'insérer ou de serrer un outil qui se trouve dans la broche 10 ou dans le magasin. Un déplacement inverse du bras transporteur permet d'enlever 1 *outil hors de la broche ou du magasin ou de retirer le bras de transfert après insertion de l'outil. les phases successives du transfert de l'outil sont accomplies de la façon suivante s 15 1) Pour la commodité de la description celle-ci commencera au moment où les organes de transfert 5A» 5B se trouvent dans la position appropriée au retrait hors du magasin 2 d'un outil et de son support. 2) On fait tourner le magasin jusqu'à ce que le centre de 20 l'outil qui doit être retiré se trouve dans le plan horizontal passant par l'axe de la broche principale 3. 3) l'organe transporteur 6 se trouvant dans sa position intérieure, on fait pivoter l'organe de transfert 5A vers l'axe de l'outil 1 à l'intérieur du magasin et son déplacement est 25 stoppé lorsque l'élément de serrage 4A est dans une position convenable pour mettre en prise le support de l'outil (noter la position de l'organe de transfert 5A illustrée par la fig» 2A). 4) l'élément de serrage 4A sur l'organe de transfert 5A est 30 manoeuvré par le cylindre hydraulique 11A de façon à venir en prise avec le support. 5) A l'aide du moteur d'entraînement 8, l'organe transporteur 6 est déplacé vers l'extérieur à partir de la surface de la machine-outil A renfermant le magasin rotatif 2 et l'outil, 35 maintenu par l'élément de serrage 4A, est retiré de sa douille dans le magasin. 6) le moteur d'entraînement 7A fait pivoter l'organe de transfert 5A dans le sens des aiguilles d'une montre de façon à ce qu'il soit placé dans une position verticale au-dessus du 40 plan horizontal dans lequel se trouve la broche 3 (noter sur la 69 14423 2007971 fig. 2C la position de l'organe de transfert 4A). 7) It*outil subséquent à utiliser étant maintenu par le bras de transfert 5A et le bras de transfert 5B étant vide, on fait pivoter le bras 8 dans un plan horizontal jusqu'à ce que 5 la position de l'organe de transport 6 se trouve au-dessus et extérieurement par rapport à la surface de la machine-outil contenant la broche 3. Après son alignement à l'avant de la broche 3 le moteur d'entraînement 9 provoque le déplacement de l'organe transporteur 6 vers l'intérieur de la machine-outil 10 sur une distance déterminée. 8) le moteur d'entraînement 7B fait pivoter l'organe transporteur 5B à partir de la position illustrée par la figure 2A jusqu'à la position représentée par la fig. 2B de façon qu'il vienne se placer près de l'outil 1' dans la broche 3. 15 9) le cylindre hydraulique 11B manoeuvre l'élément de ser rage de façon à le mettre en prise avec l'outil 1'. 10) Une bride de serrage (non représentée) destinée à assujettir l'outil 1' dans la broche est desserrée. 11) L'outil 1* est retiré de la broche 3 par le déplace-20 ment de l'organe transporteur 6 et de l'organe de transfert 5b vers l'extérieur à partir de la machine-outil. 12) L'outil'1' ayant été retiré de la broche, le moteur 7B fait pivoter le bras de transfert 53 dans le sens opposé aux aiguilles d'une montre, de façon qu'il se trouve dans une posi-25 tion au-dessus du plan horizontal renfermant la broche, c'est-à-dire que le bras de transfert passe de la position qu'il occupait sur la figure 2B à la position représentée à la figure 20. 13) L'outil 1 à insérer dans la broche est déplacé de 30 façon à le disposer dans un alignement axial avec la broche, . par la mise en marche du moteur d'entraînement 7a et par le pivotement du bras de transfert 5A dans le sens opposé aux aiguilles d'une montre, à partir de la position qu'il occupait à la fig. 2B jusqu'à la position représentée par la fig. 2A, de 35 façon que l'outil se trouve dans l'alignement approprié pour son insertion dans la broche 3. 14) L'outil 1 est inséré dans la broche 3 par l'intermédiaire du moteur d'entraînement 9 qui provoque le déplacement de l'organe transporteur et du bras de transfert 5A vers l'in- 40 térieur de la machine-outil. 69 14423 200797Î 15) L'outil est assujetti dans sa position à l'intérieur de la broche 3. 16) Par l'intermédiaire du cylindre hydraulique 11A, l'élément de serrage 4A est dégagé de l'outil laissant celui-ci 5 assujetti dans la broche. 17) Le moteur d'entraînement 7A provoque le déplacement de l'organe de transfert 5A dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce qu'il occupe à nouveau la position illustrée par les figures 2B, 2C, toutefois avec cette différence que 10 l'outil n'est plus maintenu par l'élément de serrage 4A. Le moteur d'entraînement 9 provoque alors le déplacement de l'organe transporteur 6 vers l'extérieur à partir de la partie de la machine-outil qui renferme la broche. 18) Le moteur d'entraînement 10 fait pivoter le bras 8 15 jusqu'à ce que l'organe transporteur 6 occupe une position au-dessus et à l'extérieur du magasin rotatif en vue de transférer l'outil 1' qui a été retiré de la broche, dans la position qu'il doit occuper dans le magasin 2. 19) Avant que l'organe de transfert 5B soit mis dans la 20 position appropriée pour l'insertion de l'outil 1* les organes de transfert sont disposés de la façon représentée par la fig. 2c ; ensuite, le moteur d'entraînement 7B fait pivoter le bras de transfert 5B dans le sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à ce qu'il soit aligné dans une position appropriée en 25 vue de l'insertion de l'outil dans le magasin. 20) L'organe transporteur se déplace vers l'intérieur de la machine-outil et l'outil est inséré dans la douille appropriée dans le magasin. 21) Après le dégagement de l'outil 1* hors de l'élément 30 de serrage 4B par le cylindre hydraulique 11B, le bras de transfert 5B pivote dans la position illustrée par la figure 2ç, sans l'outil 1' et le cycle de transfert se trouve ainsi terminé. L'échangeur d'outils demeure alors dans cette position jusqu'à ce qu'une nouvelle opération de transfert soit nécessaire. 35 Dans l'exécution illustrée par le dessin et décrite ci- dessus, le magasin à outils est situé sur la partie de la machine-outil A contiguë à la partie renfermant la broche 3. Il serait toutefois possible également de disposer le magasin sur une autre partie de la machine-outil, par exemple sur la partie 40 opposée à celle renfermant la broche. Il importe toutefois que 69 14423 2007971 les parties ou les faces de la machine-outil renfermant le magasin 2 et la broche 3 soient disposées dans des plans différents de façon à éviter toute interférence entre les outils qui se trouvent dans le magasin et la pièce mise en oeuvre 5 dans la zone des bras de transfert 5A, 5B lorsque ceux-ci sont déplacés par le bras 8. En raison de la disposition de 1'échangeur d'outils décrite ci-dessus, il ne peut pas y avoir d'interférence entre les outils qui se trouvent dans le magasin et une pièce mise en oeu-10 vre, étant donné que le magasin est disposé dans une partie contiguë ou opposée de la machine-outil à partir de la broche. En outre, on peut omettre un organe intermédiaire de transfert des outils. De plus, étant donné que, dans son ensemble, le déplacement de l'ensemble du dispositif résulte du 15 pivotement de l'arbre monté à la partie supérieure de la machine outil, l'opération de transfert se trouve considérablement simplifiée et la construction ainsi que la manoeuvre du dispositif ne présentent pas de difficultés. De surcroît, par l'incorporation du magasin à outils dans 20 la machine-outil et par sa disposition dans un plan perpendiculaire ou éloigné du plan contenant la broche, l'espace nécessaire pour l'installation de l'ensemble du système se trouve considérablement réduit par rapport aux dispositions employées pré c é demment. 69 14423 8. 2007971 a s y e h b i g a s i o i s; 1. Echangeur automatique d'outils pour le transfert d'un outil entre une machine-outil et un magasin, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de support, un "bras s'étendant longi-5 tudinalenent monté à pivotement sur ledit organe de support, un premier élément pour faire pivoter ledit "bras entre le magasin et la machine-outil, un organe transporteur reposant sur ledit "bras et se déplaçant dans la direction longitudinale de celui-ci» un second élément pour déplacer la position dudit 10 organe transporteur, au moins un bras de transfert monté à pivotement fixé à une extrémité dudit organe transporteur et s'étendant vers 1'extérieur à partir de celui-ci, un troisième élément pour mettre en position par pivotement ledit bras de transfert dans un plan s'étendant transversalement par rapport 15 à l'axe longitudinal dudit bras et un élément de serrage pouvant être relâché fixé à l'extrémité dudit bras de transfert éloignée dudit organe transporteur et conçu de façon à pouvoir saisir et maintenir un outil. 2® Echangeur automatique d'outils suivant la revendication 20 1, dont ledit organe de support comporte une machine-outil présentant plusieurs parties disposées angulairement, une broche destinée à recevoir un outil et disposée dans une première partie de ladite machine-outil, ledit bras monté sur une seconde partie d'une machine-outil, qui est situé dans Tin plan qui 25 s'étend transversalement par rapport au plan de ladite première partie, l'extrémité dudit bras éloigné de son point de fixation à ladite seconde surface s'étendant extérieurement au-delà du plan de la première surface précitée de la machine-outil considérée . 30 J. Echangeur automatique d'outils suivant la revendication 2, sur lequel un magasin rotatif est monté dans une troisième partie de ladite machine-outil, qui est situé dans un plan qui s'étend transversalement à partir au moins de la seconde partie considérée de ladite machine et l'extrémité dudit bras conçu de 35 façon à s9 étendre extérieurement au-delà du plan de la troisième ■partie de la machine-outil en question. 4. Dispositif automatique d'échangeur d'outils suivant la revendication 3, sur lequel la troisième partie de la machine-outil considérée est située dans un plan disposé substantiel-40 lement perpendiculairement aux plans desdites première et 69 14423 2007971 seconde parties de la machine-outil en question. 5. Echangeur automatique d'outils, suivant la revendication 3, sur lequel la position d'un organe transporteur peut se déplacer sur l'axe longitudinal dudit bras dans la direction 5 des/ou opposée aux première et troisième parties de la machine-outil en question. 6. Dispositif automatique, suivant la revendication 5» sur lequel l'organe transporteur s'étend substantiellement perpendiculairement par rapport à l'axe longitudinal dudit bras. 10 7. Dispositif automatique d*échangeur d'outils suivant la revendication 5, sur lequel une paire desdits bras de transfert est placée sur l'organe transporteur considéré et disposée symétriquement sur les côtés opposés d'un plan s'étendant sur l'axe longitudinal dudit bras et coupant l'organe transporteur 15 en question. 8. Dispositif automatique échangeur d'outils suivant la revendication 7, sur lequel lesdits premier, second et troisième organes comportent chacun un moteur d'entraînement à commande hydraulique qui commande les déplacements que doivent 20 effectuer respectivement le bras, l'organe transporteur et les bras de transfert en question. 9. Echangeur automatique d'outils suivant la revendication 8, sur lequel un cylindre hydraulique attaque ledit élément de serrage pour commander sa mise en prise avec l'outil ou son 25 dégagement