Brevet FR2003878A1 — publié le 19691114

t 200387 G La présente invention se rapporte à une machine-outil et elle a trait plus particulièrement à un dispositif de changement d'outils prévus dans cette machine. l'invention a également pour objet un dispositif de changement 5 d'outils qui a une grande capacité de stockage d'outils et qui est de dimensions réduites, l'invention a également pour objet un dispositif de changement d'outils du type précité dont la manoeuvre est assurée automatiquement par une commande marnérique de façon à sélectionner les outils 10 d'un magasin dans l'ordre correct. L'invention a également pour objet un dispositif de changement d'outils du type précité comprenant un mécanisme simple, d'une fabrication facile et économique et d'un fonctionnement sûr pendant de longues périodes de temps. 15 l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple non-limitatif, un mode de réalisation de l'invention. Sur ces dessins : 20 - la fig.1 est une vue en élévation montrant le dispositif de changement d'outils monté sur une machine-outil ; - la fig,2 est une vue à échelle grossie, en partie en coupe, montrant des détails du dispositif de changement d'outils ; - la fig.3 est une vue en coupe partielle du dispositif faite 25 suivant la ligne 3-3 de la fig.1 ; - la fig.4 est une vue en coupe partielle du dispositif faite suivant la ligne 4-4 de la fig.1 ; - la fig.5 est une vue similaire à la fig.3, la cartouche à outils étant enlevée ; 30 - la fig.6 est une vue en plan du magasin. Sur les dessins", on a représenté un banc 2 sur lequel sont fixées une colonne 4 supportant le dispositif de changement d'outils, une tête 6 portant la broche 8 ainsi que le mécanisme de transmission d'entraînement assurant la rotation de la broche. La 35 tête porte-broche 6 est montée de manière à se déplacer verticalement le long de glissières portées par la colonne et elle est amenée dans la position verticale désirée par une vis-mère. Une table porte-pièce 10 est montée de manière à se déplacer dans des directions perpendiculaires, à savoir normalement et transversalement à 40 l'axe de glissement de la tête de broche. Uh plateau diviseur 12 est 69 07072 2 2003878 monté de façon amovible sur la table 10 de façon à supporter une pièce. Un support cylindrique 14 est fixé sur un prolongement 16 de la colonne 4 par des boulons 18. Un magasin 20 de stockage d'outils 5 est monté à rotation sur le support 14 par l'intermédiaire de roulements à billes 22 et 24. le magasin comprend un cylindre 26 pourvu de plusieurs guides 28 répartis circonférentiellement et dans lesquels coulissent des cartouches porte-outils 30. Chaque cartouche peut contenir plusieurs outils 32 qui sont sortis et rentrés par 10 le dispositif de changement d*outils selon l'invention et qui sont maintenus dans les guides 28 à l'aide d'une clavette 34 fixée sur la cartouche et montée de façon à coulisser dans une rainure 36 prévue dans le cylindre 26. Chaque outil est maintenu de façon sé-parable dans un évidement 33 par un ressort 35 o Un servomoteur 38 15 est relié à un réducteur à engrenages 40 fixé sur le support 14 à l'aide de boulons 42. Une plaque 44 est fixée sur le réducteur 40 et le cylindre 26 à l'aide de vis 46, 48 de manière à faire tourner le cylindre. Un anneau de retenue fendu 50, comportant des extrémités sépa-20 rées 51 et 53» est fixé sur le prolongement 16 par des vis 52 et il est engagé dans une rainure 54 ménagée dans chacune des cartouches 30 de façon a empêcher un mouvement vertical des cartouches dans les guides 28 dans toutes les positions angulaires du support cylindrique, sauf dans une position de fourniture d'outil, qui sera décrite 25 dans la suite, dans laquelle une cartouche sélectionnée est sortie du magasin de façon à placer l'outil désiré en vue de son extraction par le dispositif de changement d'outils et de son transfert dans la broche porte-outil. le poste de fourniture d'outil comprend deux éléments de re-30 tenue 56, 58 en métal coulé, fixés sur la colonne 4 par des vis 60. Chaque élément 56 f 58 est muni de deux rai mires 62 dans lesquelles coulissent des clavettes de guidage 64 fixées sur une noix 66. La noix est vissée sur un arbre fileté 68 monté à rotation par son extrémité supérieure dans un palier 70 et accouplé à un servomoteur 35 72 à mouvement intermittent par son extrémité inférieure. Une clavette 74 est engagée dans la noix et a une hauteur égale à celle de l'anneau 50 de manière à s'engager dans les rainures 54 des cartouches et à s'emboîter entre les extrémités 51 53 lorsque la cartouche est engagée dans un guide 28 et lorsque la noix se trouve dans 40 sa position-limite supérieure. Une rainure 76 est formée dans la 69 07072 J 2003870 pièce coulée 56 et elle est alignée avec la rainure 36 de façon à former un guide continu pour la clavette 34 lorsque la cartouche est déplacée de la position d'engagement dans un guide 28 jusque dans le poste de fourniture d'outil entre les élénents de guidage 5 56, 58. Un dispositif de changement d'outils assurant l'extraction et la rentrée des outils emmagasinés dans une cartouche est monté sur la colonne 4, au dessus de la t£te porte-broche 6, sur un pivot 78 de manière à pivoter dans un plan perpendiculaire à la broche porte-10 outil 8 et à pouvoir coulisser le long du pivot parallèlement à la broche 8. Le corps 80 du dispositif est muni de deux rainures convergentes 82 et 84 permettant le coulissement de bras 86 et 88 de changement d'outils comportant des griffes 90 et 92 d'agrippage d'outils. Le bras 86 et la griffe 90 enlèvent l'outil précédemment 15 utilisé tandis que le bras 88 et la griffe 92 introduisent le nouvel outil. Le bras 86 agrippe l'outil précédent B et le place dans un évide-ment déterminé de la cartouche qui est bloquée dans la position de fourniture d'outil. 20 Le bras 88 de changement de nouvel outil agrippe le nouvel outil C dans la cartouche 30 et, lors du déplacement du dispositif de changement d'outils d'un bloc le long de l'axe de la broche porte-outil, il sort l'outil C completement de la cartouche en le faisant pivoter perpendiculairement à l'axe du pivot 78, le bras 88 se dé-25 place ensuite le long du corps 80 du dispositif de changement d'outils de façon à positionner l'outil C en coïncidence avec l'axe de la broche porte-outil 8, la séquence de mouvements précités du dispositif de changement d'outils étant commandée en fonction de l'opération de changement d'outils de la machine-outil à l'aide d'une 30 commande numérique 94 prévue dans la machine. Le dispositif de changeaent d'outils décrit plus haut comprend un magasin tournant 20 contenant des cartouches porte-outils et entraîné en rotation par le servomoteur 38 par l'intermédiaire du réducteur à engrenages 40 de façon qu'une cartouche 30 contenant 35 un nouvel outil C soit amenée dans le poste de fourniture d'outil, une rainure de verrouillage 54 prévue à la partie inférieure de la cartouche s'engageant sur une clavette 74 de la noix 66 portant 69 07072 4 2003878 la vis-mère 68 entraînée par le servomoteur 72 de façon à faire descendre la cartouche dans la position sélectionnée de décharge d'outil. Le dispositif de changement d'outils tourne sur le pivot 78, le "bras 88 de changement d'outil se déplace le long du corps 5 du dispositif et est positionné de manière à agripper un nouvel outil C par la griffe 92 et, lors de l'avancement du dispositif de changement d'outils dans •une direction parallèle à l'axe de la broche principale, l'outil C est sorti de son logement 33» Le bras 88 est déplacé vers l'arrière et sur le côté du dispositif et ce 10 dernier pivote dans le sens contraire des aiguilles d'une montre de façon à orienter l'outil C suivant l'axe de la broche principale 8; ensuite, le dispositif est déplacé d'un bloc parallèlement à l'axe du pivot 78 puis le bras 86 est placé directement au dessus de l'outil B situé dans la tête porte-broche 6. Lorsque 15 l'opération d'usinage est terminée, la tête porte-broche remonte oir d'une distance déterminée et le bras de changement d'outil, positionné de la manière décrite plus haut, agrippe l'outil B à l'aide de la griffe 90, puis le dispositif de changement d'outils se déplace d'un bloc vers l'extérieur et le long de l'axe de broche 20 8 de manière à dégager l'outil B de la broche à la fin de cette phase, le bras 86 étant ensuite relevé le long de la glissière du dispositif tandis que simultanément le bras 88 portant l'outil C est descendu en direction de l'axe de la broche. Lorsque l'outil est aligné avec l'axe de broche, le mouvement de glissement est 25 arrêté et le dispositif est déplacé d'un bloc le long de l'axe de la broche de façon à monter l'outil C sur la machine, le bras 88 étant ramené, à la fin de cette opération, le long de glissières du dispositif. La tête porte-broche 6 portant l'outil C est descendue de manière à exécuter l'opération d'usinage désirée sur la 30 pièce fixée sur le plateau-diviseur 12. Pendant l'opération d'usinage, le dispositif de changement d'outils est avancé parallèlement à l'axe de la broche et il est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre puis le bras 86 de changement d'outil est avancé de façon à positionner l'outil B dans un logement vide, 35 puis le mécanisme est déplacé vers l'arrière le long de l'axe de la broche porte-outil de manière à engager l'outil B dans le logement, à la suite de quài le bras 86 est déplacé en re 69 07072 5 2003878 trait le long de la glissière 82. Le bras 88 de changement d'outil, qui est libéré après la fixation d'un nouvel outil C dans la machine, peut maintenant enlever un autre outil sélectionné dans une cartouche 30 qui a été amenée 5 dans la position de "fourniture d'outil" précitée. Comme décrit plus haut, l'invention concerne un dispositif comportant un magasin à cartouches qui peut être amené sélectivement dans une position angulaire désirée et qui est pourvue sur sa périphérie de plusieurs cartouches déplaçables à proximité de la 2_q broche porte-outil jusque dans une position déterminée de fourniture d'outil, ainsi qu'un mécanisme pour remplacer, dans le temps le plus court possible, un outil monté dans la broche principale I de la machine par un autre outil contenu dans la cartouche, ce qui permet d'exécuter plusieurs opérations différentes d'usinage d'une manière extrémanent efficace, en particulier en plaçant les outils de coupe dans les cartouches en fonction de la séquence d'usinage, ce qui évite de changer des cartouches tant que toute la charge d1 outils d'une cartouche n'a pas été utilisée. En. outre, on réduit les pertes de temps résultant de l'enlèvement d'une cartouche hors 2q du magasin. Egalement, l'utilisation de cartouches permet d'emmagasiner une grande quantité d'outils dans un volume réduit, le cycle de changement d'outils peut être raccourci et la machine-outil peut fonctionner avec plus de précision et à un meilleur rendement. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de 25 réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. 69 07072 6 2003878 . REVENDICATIONS . 1. Procédé de changement d'outils, caractérisé en ce qu'on monte plusieurs cartouches sur la périphérie d'un magasin tournant, 5 le côté long des cartouches étant orienté parallèlement à l'axe de rotation du magasin, on fait tourner le magasin de façon à amener une cartouche sélectionnée dans un poste prédéterminé, on extrait la cartouche du magasin et on la place dans une position sélectionnée de fourniture d'outil où tin outil est transféré dans la broche 10 de la machine-outil. • 2„ Dispositif de changement d'outils, caractérisé en ce qu'il comprend un magasin tournant pouvant être présenté sélectivement dans une position déterminée et comportant plusieurs rainures de retenue de cartouches ménagées sur sa périphérie, les dites cartou-15 ches contenant différents outils de coupe disposés en rangée, les dites rainures maintenant les cartouches de façon qu'elles ne puissent se déplacer que dans le sens longitudinal et parallèlement à l'axe de rotation du magasin, un anneau de retenue placé en position fixe et comportant un évidement par lequel la cartouche peut 20 être extraite du magasin, une rainure formée dans le côté arrière de chaque cartouche de manière à recevoir l'anneau de retenue précité, une noix coulissante pouvant s'arrêter dans des positions déterminées et comportant une clavette faisant saillie de sa surface avant, la dite noix étant agencée de manière à accrocher dans sa 25 position-limite supérieure une cartouche sélectionnée par 1*évidement de l'anneau de retenue en vue d'amener cette cartouche dans une position déterminée de fourniture d'outil. 3. Dispositif de changement d'outils pour machine-outil comportant une broche tournante, caractérisé en ce qu'il comprend un 30 magasin contenant plusieurs cartouches dans chacune desquelles sont logés plusieurs outils, un mécanisme pour déplacer une des cartou-cihes du magasin dans une position de fourniture d'outil et un mécanisme pour transférer un outil sélectionné de la cartouche située dans la position de fourniture d'outil jusque dans la broche en vue 35 de l'usinage d'une pièce. 4. Dispositif de changement d'outils conforme à la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un mécanisme de rappel pour ramener l'outil sélectionné de la broche dans la cartouche. 40 5» Dispositif de changement d'outils conforme à la revendica 69 07072 7 2003878 tion 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un mécanisme pour transférer l'outil sélectionné de la "broche dans une autre cartouche. 6. Dispositif de changement d'outils conforme à la revendica-5 tion 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour actionner le mécanisme de rappel pendant qu'un autre outil sélectionné usine la pièce. 7. Dispositif de changement d'outils conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les mécanismes de transfert et de re- 10 tour de l'outil sélectionné comprennent un corps muni de plusieurs rainures convergentes, des bras d'agrippage d'outils montés de façon à coulisser dans les rainures, des moyens pour faire osciller le corps entre une première position dans laquelle les bras sont situés au dessus de la cartouche et une seconde position dans la-15 quelle les bras sont situés au dessus de la broche, des moyens pour déplacer le corps normalement au plan d'oscillation dans chaque position et des moyens pour amener la cartouche dans la position de fourniture d'outil en vue de permettre à l'outil sélectionné d'être agrippé par l'un des bras ainsi que des moyens pour amener la car-20 touche dans la position de fourniture d'outil en vue de positionner la cartouche de façon qu'elle puisse recevoir un outil porté par l'autre bras ^d'agrippage. 8. Dispositif de changement d'outils conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen pour déplacer une des car^ 25 touches du magasin dans la position de fourniture d'outil et pour amener la cartouche dans la position de fourniture d'outil comprend un moteur et une commande numérique pour exciter le moteur. 9. Dispositif de changement d'outils conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que la commande numérique comprend un 30 mécanisme commandé par bande. 10. Dispositif' de changement d'outils conforme à la revendication 4» caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour présenter le magasin de manière à placer une cartouche sélectionnée dans la position de fourniture d'outil, les dits moyens de présentation, 35 de positionnement de cartouche ainsi que de transfert et de retour de l'outil sélectionné comprenant un moteur et une commande numérique pour exciter le dit moteur.