Brevet FR2012155A1 — publié le 19700313

î 2012155 lia présente invention, a pour objet une machine-outil du type dit : "tour vertical" et, en particulier, un tour vertical à un seul montant, à plateau fixé dans un socle, équipa d'au wni«g un chariot porte—outil se déplaçant horizontalement sur un dispo— 5 sitif de guidage (traverse ou châssis) et muni d'une "broche coulissante mobile verticalement et portant un appareillage de fixation d'un porte-outil. Pour pouvoir effectuer simultanément sur une seule et même pièce, avec une telle machine, plusiaurs opérations d'usinage 10 avec des outils différents, la broshe coulissante du chariot est généralement munie d'un barillet porte-outils pouvant porter quatre ou cinq, ©utils„ Ba&a beaucoup de sas, ee nombre limité d'outils ne répond plus aux exigences de la fabrication en série moderne. G*est surtout le cas quand on utilise des commandes numé-15 ri que s, de plus en plus fréquentes même sur les tousjs verticaux*. L'usinage d'une pièce exige, par exemple, cinq outils différents, et même plus. L'invention a pour objet de satisfaire à ce besoin. Elle vise également l'application des moyens préconisés, de façon à rendre 20 avantageux et commode l'emploi d'un grand nombre d'outils divers. Ceci concerne en particulier les mouvements à effectuer, et la conformation générale des dispositifs. L'invention prévoit de monter sur le dispositif de guidage (traverse ou châssis) d'un tour vertical tel que défini ci-dessus, 25 un magasin à outils constitué principalement par un barillet em-magasineur possédant plusieurs stations pour porte-outils, que la rotation du barillet amènera à tour de rôle sur la trajectoire de ladite broche coulissante,» Par comparaison avee les tourelles-revolver d'usage courant 30 jusqu'ici, la plupart des outils, daas cette conesption du tour vertical, sont directement disponibles sur la machine. Grâce à la disposition, conforme à l'invention, du magasin, le changement d'outils s'effectue de façon très simple. On utilise pour celà les deux mouvements reetilignes normaux du chariot et de la bro-35 che coulissante. Ceci est possible parce que, conformément à 8AD ORIGINAL 22154 2 2012155 l'invention, il existe un rapport de mesures fixe entre le magasin à outils et le dispositif de guidage sur lequel le chariot se déplacée le barillet du magasin n'a qu'à effectuer une rotation pour que, dans chaque cas, la station désirée vienne se 5 placer dans la position angulaire prévue pour la livraison ou le changement d'un outil. A part cela, le magasin à outils n'a aucun mouvement à effectuer. S'il s'agit d'une machine à traverse réglable en hauteur, et portant des guides pour le chariot, le magasin et sa partie fixe 10 ou boîtier ssra monté but estte travers#. Hais si la machine possède line traverse fixa ou un châssis ou montant portant des guides pour le chariot, diaposé par exemple horizontalement, c'est-à-dire dans un plan essentiellement horizontal, le magasin sera monté sur cette traverse fixe ou ce châssis. 15 ma tour vertical, de ce genre, commandé numériquementt ainsi que dans un tour vertical à un montant, les mouvements du chariot et de la broche porte-outil coulissante seront dans tous les cas des mouvements commandés numériquement. Les changements d'outils pourront donc, dans une telle machine, s'intégrer sans 20 complication supplémentaire, à l'ensemble des opérations commandées numériquement. Alors que l'utilisation d'une tourelle-revolver nécessitait l'emploi, sur le chariot, d'une broche porte-outil coulissante large, l'invention permet d'employer une broche relativement min-25 ce, de section carrée ou polygonale. Ceci facilite nettement l'usinage des alésages, car la broche peut elle-même pénétrer dans les alésages avec les outils les plus divers, et il est inutile d'utiliser une barre d'alésage quelconque*, ïïn autre avantage de l'invention est de rendre inutile tout 30 autre système particulier de transfert des outils à changer, ni d'organes annexes de prise, de distribution et de transport. Ceci rend possible, pour la première fois, le changement d'outils sur un tour vertical de grandes dimensions, dont les porte-outils sont locuda® Sur les autres machine s-^o ut ils, les dispositifs connus 35 de distribution et de transfert pour le changement d'outils, ne 69 22154 5 2012155 conviennent pas au but de l'invention, et sont difficiles à construire de façon à être utilisables. Le magasin à outils et son barillet emmagasineur sont conformés de façon que, par des mouvements conjoints ou relatifs de 5 la broche et du chariot, perpendiculaires ou parallèles à l'aie de rotation du barillet, les porte-outils peuvent être extraits du barillet, ou y être replacés. Si la machine possède une traverse réglable verticalement, il y aura avantage à faire porter le magasin à outils par un bras 10 fixé sur ou derrière ladite traverse. Cette disposition est sfLre, et ne gêne pas le guidage du chariot ; elle a en outre l'avantage de permettre de monter facilement un magasin à outils selon l'invention sur une machine d'un autre type. Une autre caractéristique de l'invention prévoit un aeeouple-15 ment par friction, réglable, entre le barillet du magasin et un manchon entraîné en rotation par un moteur. C'est d'une part, une sécurité contre les surcharges et les avaries et, d'autre part, conjointement à des moyens de fixation exacte du barillet dans la position angulaire désirée dans chaque cas, un avantage en ce qu» 20 il dispense d*un débrayage exaet de l'entraînement en rotation du barillet, mais permet de le laisser fonctionner, sans inconvénient, dans une certaine mesure. Pour réaliser cet accouplement par friction, l'invention prévoit en particulier un tourillon central, disposé au centre du 25 boîtier du magasin à outils, non rotatif, maix axialement mobile par rapport audit boîtier, ainsi qu'un ressort placé dans le sens de transmission de la force, entre ledit tourillon central et ledit accouplement par friction. Cette construction est simple et peu encombrante. 30 De plus, lé tourillon central sera ereux, de préférence, pour pouvoir être traversé par un organe actionnant un commutateur de décodage tournant avec le barillet emmagasineur. Le commutateur de décodage possède plusieurs combinaisons de contacts correspondant aux diverses stations du barillet. Selon la station du baril-35 let qui se trouve en position de livraison ou de changement 69 22154 4 2012155 d* Pour placer exactement le barillet dans la position angulaire TOBlaea 1*invention prévoit, sur le boîtier du magasin, un verrou 5 conique s ei*vo-actionné et, sur le barillet, un certain nombre de logements coniques pour ledit verrou correspondant au nombre de stations du barillet. Le verrou est poussé par ressort, et -est actionné électro-magnétiquement dans le cadre d'un programme d'enclenchements, Il y a avantage à lui adjoindre un disjoncteur de 10 sécurité dont le fonctionnement dépendra de son mouvement. Oe disjoncteur ne permet le déclenchement d'une seconde fonction au cours du processus, que lorsque le verrou se trouve dans la position sorrecte. S®lom lane autre de ses caractéristiques, l'invention prévoits 15 d'une part aux stations Pour protéger contre les copeaux et les impuretés, les porte-25 outils et leurs outils se trouvant dans le barillet emmagasineur, l'invention prévoit que oe dernier sera recouvert d'un carter rotatif, pourvu d'une ouverture au moins en un point» L'entraînement de ce carter pourra être intégré au processus automatique de changement d'outil. 30 D'autres caractéristiques, particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en se référant aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, et dans lesquels : - la figure 1 est une vue de face d'un tour vertical à un 35 montant conforme à l'invention ; $ad original 69 22154 5 2012155 - la figure 2 est une vue de dessus de la machine de la figure 1 ; - la figure 3 est une coupe verticale du magasin à outils et d'une partie de la broche porte-outil eoulissante ; et 5 - la figure 4 est une coupe horizontale simplifiée du maga sin, montrant, tu pas dessus, le barillet emmagasineur, certaines pièces ayant été omises pour plus de clarté. La machine représentée sur les figures 1 et 2, est un tour vertical commandé numériquement, possédant un montant 1, et un 10 socle 2 dans lequel est fixé un plateau 3» L'entraînement principal, disposé à l'extérieur du montant, est désigné par le chiffre 4 (figure 2). La tra-rerse 5 de la sa chine peut se déplacer verticalement, sur des guides 6 du montant 1, et porte à©s guidages 7, pour un ehariot perte-outil 8 déplaçable horizontalement» Ce der-15 nier porte une Proche § se déplaçant Tartisalement, et pourvue, à sa partie inférieure, deun logement conique 10 poux la fixation du porte-outil (figure 3)* La broche 9 comporte en outre un mécanisme actif, actionné électriquement, de fixation du perte-outil 11, consistant en un 20 axe 12, rotatif et déplaçable axialesaent, fileté à son extrémité inférieure, pour se visser dans un taraudage correspondant du porte-outil. A la partie inférieure de la traverse 5» est fixé un bras 13 portant un magasin à outils, désigné généralement par 14o Ce 25 dernier comprend un boîtier 15 et un emmagasineur rotatif 16 en forme de disque, au barillet, offrant par exemple douse stations d»emmagasinage 17 pour les porte-outils 11. Un moteur électrique 18 fait tourner le barillet 16» Un pignon 19, monté sur l'arbre secondaire de ce moteur, engrène dans une couronne dentée 20a, 30 montée sur un manchon 20e Ce manchon 20 est muni d*une douille 21, de profil transversal angulaire, en contact avec le barillet et établissant un accouplement par friction entre le manchon 20 et le barillet 16. Cet accouplement par friction est réalisé au moyen d'un tourillon central 22, pouvant être déplacé axialement 35 par rapport au boîtier 15 du magasin, au moyen d'un éerou 23. A BAD ORIGINAL ! 69 22154 6 2012155 cet effet, il est logé dans un alésage central du boîtier 15, où. aa rotation est empêchée par une clavette ou pièce analogue. La force ascendante exercée par le serrage de l'écrou 23 est transmise au manchon 20 et, par conséquent, à la douille 21, par l*as-5 sembiage placé à 19extrémité inférieure du tourillon central 22, par la bague intérieure d*un palier radial 24, par un empilage de ressorts à disque 25, et par un palier annulaire à épaulement 26« Le barillet 16, solidaire par friction de cette douille, s'appuie contre le boîtier 15 au moyen d*un apiier qT à roulements 27» 1© En tout temps, le positionnement du barillet 16 est assuré par un verrou 28 à extrémité conique^ pouvant pénétrer dans des logements coniques 29, correspondant aux stations du barillet. Le verrou 28 est soumis à 1*action d'un ressort 30 qui tend à le' pousser vers le barillet, et qu'un éleetro-aimant 30 peut relever jL5 à toat iastaato C©-verrou parte, à son extrémité supérieure, xm disjoncteur 32, empêchant le déclenchement d'autres fonctions ' quand le verrou ne se trouve pas en position convenable. La réception des porte-outils 11 dans les stations 17 du barillet, est assurée par des pinces 33, dont les branches peuvent 20 pivoter autour d8axes 34, et sont poussées par des ressorts, à proximité de leurs extrémités intérieures, de façon à rapprocher l'une de l'autre leurs extrémités avant ou extérieures. Des butées 36 limitent la course des extrémités intérieures des branches des pinces. Oes pinces reçoivent les porte-outils 11, en les sai-25 sissant par leurs branches, entre deux bourrelets annulaires lia et 11b du porte-outil. Le bourrelet supérieur de chaque porte-outil 11 est interrompu en un point précis de sa périphérie, où. pénètre une goupille 38 disposée dans la station en question 17 (figure 4)» Chaque porte-outil ne pourra donc se loger dans la 30 station que dans l'orientation angulaire convenable. Des moyen» analogues assurent la position correcte du porte-outil dans la broche coulissante 9e Ki levier 19 engrène avee le barillet 16. Ce levier est fixé à un organe 40, actionnant un commutateur de décodage 41. Cet 35 organe traverse le tourillon central 22, dans lequel il est monté 6*0 OWG|NW- 69 22154 7 2012155 rotatif» Les divers contacts 42 de ce commtateur sont actiozinés par des'disques à cames, de façon à produire diverses combinaisons selon la station 17 qui se trouve à c® aioasat en position à© 11= vraison0 II est ainsi possible d© choisir d'avance n®iap9rt© le-5 quel des perte-outils disponibles« Dès que celui-ci atteint la position de livraison au cours d'une rotation du barillet 16, le commutateur de décodage 41 transmet un signal utilisé peur déconnecter le moteur électrique 18 qui fait tourner le barillet. Le barillet 16 du magasin à outils est recouvert d#un carter 10 43 présentant une échancrure 44 en un de ses points, et pouvant être mis en rotation au moyen d*un moteur non représenté, par 1*intermédiaire d'us, pignon 46 engrenant dans un© couronne tentée 45a Le aagasim à ûiifeilc 14 ïïne opération de changement d'outil â4effectue comme suit : sur tin ordre de la eosmande numérique de la machine, le chariot 8 25 et la bro®he 9 sont amenés à une position de départ du processus de changement d8outil st9 à partir de eette positions la broche 9 se déplace sur le chariot 8 de façon que le porte—outil 11s se trouvant dans ladite broche, arrive à la hauteur de la pince 33» prête à la réception de la station vide 17* En outre, le moteur 30 actionnant le carter 43» fait tourner ce dernier de façon % 43A0 ORIGINAL 69 22154 8 2012155 la broche 9o Immédiatement après, par exemple avec un retard fixé par un relais temporisé, la broche 9 se relève légèrement, pour libérer le cône du porte-outil 11. Le barillet 16 du magasin tourne jusqu'à ce que le porte-outil qu'on désire maintenant uti-5 liser se trouve à la position de livraison. La broche 9 redescend alors, le porte-outil 11 est monté sur la broche, et le chariot 8, avec sa broche, s'éloigne du magasin pour gagner une position de départ d'une nouvelle opération d'usinage. Bn outre, le carter 43 du magasin effectue une autre rotation, pour que son échancrure 10 44 soit éloignée de l'emplacement où s'opère l'usinage. Le processus complet de changement d'outil ne nécessite que quelques mouvements simples, et s'effectue sans complications avec les moyens de commandes complexes, commandes programmées, commandes numériques, etc.. 15 II est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple. gAD ORIGINAL 69 22154 9 2012155 38TEHJI0AII0SS 1*) Maehine-outil du type "tour vertical", en particulier tour vertical à un seul montant, à plateau fixé dans un socle, équipée d'au moins un chariot porte-outil se déplaçant horizon-5 talement sur un dispositif de guidage (traverse ou châssis) et atonie d'une broche coulissante mobile verticalement, et portant un appareillage de fixation d'un porte-outil, caractérisée en ce qu'un magasin à outils comportant un emmagasineur, pouvant être mis en rotation de façon connue en soi, et possédant plusieurs 10 stations d'emmagasinage pour porte-outils, est monté sur le dispositif de guidage de façon que, par la rotation de 1!emmagasineur, chacune des stations puisse être amené® à une position située sur la trajectoire de la broche coulissante* 2°) four vertical selon la revendication 1, caractérisé en 15 ee que les porte-outils sont extraits de 1*emmagasineur j sont replacés par un mouvement, de nature connue, de la broche coulissante, perpendiculaire à l'aie de rotation dudit emmagasineur* 3°) Tour vertical selon la revendication 1, caractérisé én ce que les porte-outils sont extraits de 1'emmagasineur ou y sont 20 replacés par un mouvement, de nature connue, de la broche coulissante parallèle à l'axe de rotation dudit emmagasineur® 48) Tour vertical selon une des revendications 1 à 3» caractérisé en ce que le magasin à outils est maintenu par un bras fixé à la partie inférieure et/ou à la partie arrière d'une tra-25 verse mobile verticalement « 5°) Tour vertical selon une des revendications 1 à 4» caractérisé en ce qu'un accouplement par friction, réglable, est prévu entre 1* emmagasineur du magasin et manchon mis en rotation par un moteur. 30 6°) Tour vertical selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'accouplement par friction est réalisé au moyen d'un tourillon central disposé au centre du boîtier du magasin à outils, non rotatif mais axialement mobile par rapport audit boîtier, ainsi.que d'un ressort placé dans le sens de transmission de la 35 force, entre ledit tourillon central et ledit accouplement par 69 22154 10 2012155 friction. 7°)"Tour vertical selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tourillon central est creux, et qu'il est traversé par un organe tournant avec 18emmagasineur et actionnant un eommuta-5 teur de décodage. 8°) Tour vertical selon une des revendications 1 à 7» caractérisé en g© qu'un verrou conique s ervo-actionné est prévu sur le boîtier du magasin à outils, et que 1*emmagasineur est pourvu d'un nombre de logements coniques pour le verrou, correspondant 10 au nombre de stations d'emmagasinage. 9®} Tour vertical selon la revendication 8, caractérisé en ce qu*HJi disjoncteur de sécurité, dont le fonctionnement dépend du mouvement du verrou, est associé audit verrou. 10°) Tour vertical selon une des revendications 1 à 9» carac' 15 térisé en ee qu'en vue d'assurer la feimeté de la prise, il est prévu, d'une part aux stations de 1»emmagasineur, et d'autre part ■sur les porte-outils, des éléments déterminés assurant l'exactitude de la position des porte-outils dans lesdites stations de 1*emmagasineur• 20 11°) Tour'vertical selon une des revendications 1 à 10, ca ractérisé en ce que le magasin à outils est recouvert d'un carter recouvrant 1'emmagasineur, entraîné en rotation, et présentant au moins une ouverture. Hâd original V.