Brevet FR2076132A1 — publié le 19711015

l'invention est relative à un. appareil pour -bloquer l'outil sur la "broche d'une machine-outil, destiné à être utilisé sur des machines dans lesquelles le changement d'outil est effectué d'une façon entièrement automatique et en un temps très court. 5 Les appareils à bloquer l'outil de la technique antérieure, normalement logés à l'intérieur de la broche, sont pourvus de moyens aptes dans une première étape de l'opération à engager la queue conique de l'outil dans un siège agencé dans la broche, et à exercer dans une deuxième étape une force axiale de traction sur 10 l'outil afin de porter la queue en couplage d'adaptation serrée dans le siège conique de la broche. Ces appareils, qui sont actionnés par une tige montée à coulissement à l'intérieur de la broche, comprennent essentiellement un manchon susceptible de coulisser axialement par rapport à la fois à la broche et à la tige, à la-15 quelle le manchon est relié élastiquement au moyen d'un ressort qui sollicite le manehon contre une butée sur la broche. Sur l'extrémité de la tige qui avance à l'intérieur du siège conique de la broche, il est prévu des sièges de forme à peu près sphérique dans chacun desquels des billes correspondantes sont partiellement lo-20 gées dans la position de repos de l'appareil (position de non-bloca-ge de l'outil). Les billes sont maintenues dans des trous correspondants du manchon. La queue conique de l'outil est pourvue d'un trou axial destiné à s'adapter sur la partie terminale du manchon, et dont l'intérieur est formé avec une gorge annulaire en corres-25 pondance avec les trous du manchon. Lorsque aucun outil n'est monté sur la broche, le manchon s'appuie contre la butée de la broche, et la tige est maintenue par rapport au manchon en une position telle que les billes puissent se rétracter dans les sièges prévus dans la tige. Mais quand l'outil 30 est monté sur la broche, un mouvement axial est imparti à la tige, de façon à écarter la tige de l'outil. Pendant la première étape de ce mouvement, le ressort maintient le manchon "contre la butée de la broche et, par le mouvement relatif de la tige par rapport au manchon, les billes sont chassées hors des sièges de la tige et 35 forcées dans la gorge annulaire de la queue de l'outil. Quand le mouvement de la tige se poursuit, une partie saillante de celle-ci vient s'engager avec une partie correspondante du manchon, provoquant alors l'entraînement en avant du manchon solidairement à la tige. Pendant cette deuxième étape du mouvement, 40 tout jeu existant entre les billes et la gorge annulaire pratiquée 71 01008 2 2076132 dans la queue de l'outil est rattrapé, et une traction axiale est impartie à l'outil afin de tirer à coup sûr la queue dè l'outil dans le siège- conique de la "broche. Mais ces appareils connus pour bloquer l'outil sur la broche 5 d'une machine-outil présentent l'inconvénient que la traction de la queue de l'outil dans le siège de la broche a lieu en général à une vitesse relativement élevée, et qu'il se produit par suite des chocs importants pouvant causer de graves dommageso En fait, la • vitesse avec laquelle l'outil est tiré dans le siège de la broche 10 est la même que la vitesse du mouvement de la tige, puisque celle-ci est solidaire du manchon pendant la deuxième étape de son mouvement. D'autre part, il est impossible de déplacer la tige assez lentement pour réduire notablement les chocs, car lé temps nécessaire au blocage dé l'outil serait alors trop long. 15 L'invention a pour but d'éliminer l'inconvénient susdit. Suivant l'invëntion, il est réalisé un appareil pour bloquer un outil sur la broche d'une machine-outil, comprenant des premières billes qui sont mobiles radïâlement par rapport à la broche pour s'insérer dans des cavités correspondantes d'un outil ou d'un porte-20 outil et sont logées dans des trous radiaux correspondants pratiqués dans un manchon qui peut coulisser par rapport à la fois à la broche et à une tige susceptible d'être déplacée en direction axiale par rapport à la broche pour faire entrer les billes dans les cavités, d'autres billes logées dans des trous correspondants 25 du manchon,- une came stationnaire par rapport à la broche et eoapé-rant avec lesdites autres billes, et une deuxième came solidaire de la tige et coopérant avec les autres billes pendant seulement une étape de déplacement de la tige succédant à l'étape pendant laquelle les premières billes ont été insérées dans lesdites cavités, 30 les formes des cames étant telles 'qu'elles amènent les autres billes à se déplacer à la fois radialement et axialement par rapport à la broche. L'invention va être décrite plus en détail, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : ' 35 La figure 1 est une section verticale à travers l'appareil dans sa"position de repos (position de non-blocage) avec l'outil inséré-dans le siège agencé dans la broche ; La figure 2 est line section de l'appareil semblable à celle de la figuré 1, a la fin de la première étape de fonctionnement de 40 l'appareil j " ~ 71 01008 3 2076132 la figure 3 est une section de l'appareil semblable à celle de la figure 1, mais à la fin de la deuxième étape de fonctionnement, dans laquelle l'outil est entièrement bloqué sur la broche. l'appareil de blocage est disposé à l'intérieur de la broche 1 5 d'une machine-outil. Pendant le fonctionnement de la machine-outil, la broche, portée sur des paliers (non représentés), est mise en rotation autour de son axe. Elle est pourvue d'un siège conique 2, apte à recevoir une queue conique 3 d'un outil ou d'un porte-outil 4. De préférence, la face terminale de la broche (au bas des dessin^) 10 possède des pattes 5 de couplage avec des cavités ou des dents correspondantes (non représentées) de l'outil ou du porte-outil. l'appareil de blocage suivant l'invention comprend une tige d'entraînement 6 dont une extrémité 7 est vissée dans l'extrémité d'une tige 8 .susceptible de coulisser à l'intérieur d'un alésage 9 15 de la broche 1. la tige 6 a une partie conique 10 et une cheville 11, susceptible de coulisser dans un manchon 12 pourvu de deux séries de trous radiaux, 13 et 14 respectivement, dans lesquels • sont logées des billes 15 et 16 respectivement. Quand l'appareil est en sa position de repos (figure 1), les 20 billes 15 reposent sur une partie cylindrique 17 de la tige 6, tandis que les billes 16 sont rétractées dans des sièges 18 de la cheville 11. le manchon 12 repose sur une bague 19 qui est fixée axialement à la broche 1 par un ressort annulaire 20. le manchon 12 est sollicité contre la bague 19 par un ressort hélicoïdal 21, 25 dont l'une des extrémités porte sur le manchon, tandis que son autre extrémité porte contre une bague 22 qui bute sur un épaulement de la broche• le manchon 12 peut se déplacer axialement à l'intérieur d'une douille 23 qui est stationnaire par rapport à la broche et s'appuie 30 aussi sur la bague 19. la douille 23 est pourvue d'un siège conique 24 qui est a peu près en correspondance avec les trous radiaux 13 du manchon 12 et sur lequel portent les billes 15. la queue 3 de l'outil 4 est pourvue d'un alésage 25 qui s'adapte sur la surface extérieure du manchon 12 et qui est pourvu d'une 35 gorge annulaire 26 qui est à peu près en correspondance avec les billes 16 lorsque le porte-outil est inséré dans la broche 1. On suppose d'abord que l'appareil est dans sa position de repos (position de non-blocage) comme le montre la figure 1. Dans cette position le manchon 12 s'appuie sur la bague 19, contre la-40 quelle il est sollicité par le ressort 21• la position relative 71 01008 4 2076132 de la tige 6 par rapport au manchon 12 est celle que montre la figure 1, c'est-à-dire que les sièges 18 de la cheville 11 sont alignés avec les trous radiaux 14 du manchon et que les billes 15 s'appuient contre la partie cylindrique 17. Cette position de la 5 tige 6 par rapport au manchon 12 est obtenue en déplaçant la tige 8 par rapport à la broche 1 d'une façon qui sera décrite plus loin. Quand 1*appareil est en sa position de repos ci-dessus décrite, la queue 3 de l'outil (ou du porte-outil) peut être insérée à l'intérieur du siège conique correspondant 2 de la broche 1» Cette 10 opération d'insertion est normalement faite d'une façon entièrement automatique, c'est-à-dire en déplaçant axialement par des moyens connus la broche 1 par rapport à l'outil 4, ou inversement. Afin de bloquer l'outil, la tige 8 est écartée de l'outil 4 par traction. Pendant la première étape de déplacement de la tige 8, 15 et donc de la tige 6 qui lui est solidaire, le manchon 12 restera en contact avec la bague 19, et en raison du mouvement de la cheville 11 par rapport au manchon, les billes 16 seront chassées des sièges 18 et repoussées en direction radiale dans la gorge annulaire 26 de la queue 3. A la fin de cette première étape de déplace-20 ment, pendant laquelle la tige 8, et par suite la tige 6, auront exécuté une course C^ (figure 2), le cône 10 de la tige 6 sera venu en contact avec les billes 15. les positions relatives prises par les divers éléments à la fin de cette première étape de déplacement sont représentées sur la figure 2. 25 lorsque le déplacement de la tige 8 se poursuit, le cône 10 va pousser radialement les billes 15 à l'extérieur du manchon 12, et comme ces billes portent sur le siège conique 24 de la douille 23, elles vont pendant leur mouvement radial se déplacer le long de la surface conique en restant pratiquement en contact avec elle, les 30 billes vont ainsi séparer par soulèvement le manchon 12 de la bague 19. Dans cette deuxième étape de déplacement, pendant laquelle la tige 8 et l'élément d'entraînement exécutent la course C^ (figure 3), les billes 16 se seront déplacées en même temps que le manchon 12, en rattrapant d'abord le jeu existant entre elles et la gorge 35 annulaire 26, puis en tirant la queue 3 jusqu'à ce que celle-ci vienne se fixer avec sécurité dans le siège conique 2 de la broche 1. les positions prises par les divers éléments de l'appareil à la fin de cette deuxième étape de déplacement sont représentées sur la figure 3. 40 II est important de remarquer que pendant la deuxième étape 71 01008 5 2076132 de déplacement de la tige 8, la vitesse du mouvement du manchon 12 est notablement plus faible que la vitesse de déplacement de la tige. Jin effet, à un déplacement axial donné du cône (figure 3) ne correspondra pas un déplacement axial égal des bille-15 ni par sui-5 te du manchon 12, puisque ces éléments accompliront un mouvement radial vers l'extérieur en plus de leur mouvement axial, en raison du fait qu'ils butent contre le siège conique 24. Dans le cas de la réalisation représentée sur les dessins, à im déplacement de la tige 8 correspondra un déplacement plus 10 faible du manchon 12. Le rapport de la vitesse du manchon 12 à celle de la tige 8, inférieur àl/1, peut être modifié sans changement des dimensions de l'appareil par simple variation de l'angle au sommet de l'un des cônes 10 et 24, ou de tous les deux. Une valeur de 0,5/1 environ de ce rapport a été trouvée adéquate, et elle 15 est obtenue avec les proportions de la réalisation représentée. Dans la deuxième étape de déplacement de la tige 8, pendant laquelle a lieu la mise en place de la queue 3 dans le siège conique 2 de la broche 1, la vitesse de la queue sera notablement plus faible que la vitesse du mouvement de la tige 8, de sorte que les 20 chocs et le dommage qu'ils peuvent causer pendant le couplage seront réduits considérablement. Pour débloquer l'outil, il suffit de pousser la tige 8 dans la direction opposée, le cycle des opérations ci-dessus décrit ayant alors lieu en sens inverse. 25 Le déplacement axial de la tige 8 par rapport à la broche 1 peut être réalisé de toute manière cornue. De préférence, la force axiale exercée par la tige 8 à la fin de l'étape de blocage de l'outil est produite par un ressort hélicoïdal (non représenté) dont une extrémité bute contre un épaulement de la broche et dont l'autre 30 extrémité à'appuie sur un épaulement solidaire de la tige. Un cylindre hydraulique dont le piston est relié audit épaulement agit sur le ressort pour pousser la tige à l'intérieur quand cela est nécessaire. 71 01008 6 2076132 REVENDICATIONS 1 o- Appareil pour bloquer un outil sur la broche d'une machine-outil, comprenant des premières billes qui sont mobiles radialement par rapport à la broche pour s'insérer dans des cavités correspon-5 dantes d'un, outil ou d'un porte-outil et sont logées dans des troue radiaux correspondants pratiquée dans un manchon qui petit coulisser par rapport à la fois à la broche et à une tige susceptible d'être déplacée en direction axiale par rapport à la broche pour faire entrer les billes dans les cavités, ledit appareil étant caractérisé 10 en ce qu'il comprend d'autres billes logées dans des trous correspondants du manchon, une came stationnaire par rapport à la broche et coopérant avec~lesdites autres billes, et une deuxième came solidaire de la tige et coopérant avec les autres billes pendant seulement une étape de déplacement de la tige, succédant à l'étape 20 pendant laquelle les premières billes ont été insérées dans lesdites cavités, les formes des cames étant telles qu'elles amènent les autres billes à se déplacer à la fois radialement et axialement par rapport à la broche. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le 25 manchon est sollicité él.astiquement dans la direction allant vers l'outil ou le porte-outil par un ressort qui bute contre la broche. 3»- Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque came comprend une surface conique coaxiale à l'axe de ladite tige, lesdites autres billes étant placées à l'intérieur de 30 la surface conique de la came stationnaire par rapport à la broche et à l'extérieur de la surface conique de la deuxième came. 4o- Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce\que la came qui est stationnaire par rapport à la broche est pourvue d'-une douille extérieure au manchon et s*appuyant 35 sur une bague fixée axialement à la broche et constituant aussi tuae butée pour le manchon.