Brevet FR2083543A1 — publié le 19711217

La présente invention concerne un dispositif d'amenée pour le changement automatique d'outils sur des machines-outils comportant des broches verticales qui sont disposées dans des porte-outils pouvant être positionnés sur des guides verticaux et horizontaux, à l'ai#d'un système de préhension à deux bras, déplaçable par rotation et dont les organes de préhension sont associés alternativement à une broche porte-outils, au magasin d'outils ou à une position intermédiaire. On connaît des dispositifs d'amenée comportant des pinces doubles et dans lesquels le système de préhension et le magasin d'outils sont disposés directement sur le porte-outils0 Le système de préhension et le magasin d'outils participent, par conséquent, obligatoirement au mouvement de positionnement de la broche porte-outils0 Cette solution n'est cependant applicable que pour de petites dimensions d'outils et elle limite la fonction du changeur d'outils à une broche porte-outils0 Des outils de plus grosses dimensions nécessitent obligatoirement des magasins d'outils et des systèmes de préhension de dimensions plus conséquentes0 Les charges des broches d'avance de grande précision et des glissières de guidage du porteoutils atteignent alors des valeurs inadmissibles0 Dans d'autres dispositils d'amenée de types connus utilisés pour de gros outils, le magasin d'outils est placé à c8té de la machine et seul le système de préhension est monté sur le porte-outils0 Lors du positionnement du porte-outils la position du système de préhension varie par rapport à la position de transfert du magasin outils Il est par conséquent nécessaire de déplacer le porte-outils, à chaque changement d'outil, de sa position de travail jusqu'à sa position de changement d'outil puis de le ramener dans la position de travail0 On augmente ainsi le temps de travail par pièce, la qualité de l'usinage est fonction de répétition d'opérations de la machine, et en outre, les éléments avance et de guidage sont soumis à une usure importanteO Dans un autre dispositif d'amenée de ce type, on remédie aux inconvénients précités par un positionnement des zones réceptrices d'un magasin d'outils à chaîne par rapport au système de préhension0 Cette solution est cependant basée sur lthypothèse que la broche porte-outils peut être positionnée dans la direction du déplacement de la chaîne du magasin d'outils. Dans le cas de grosses machines-outils, par exemple des fraiseuses à portique dont les broches porte-outils sont orientées verticalement, cette solution n'est pas applicable. Egale ment, la disposition du système de préhension sur le porteoutils n'est plus possible à partir d'une dimension d'outil déterminée pour les raisons précitées. On connaît également des dispositifs d'amenée pour gros outils dans lesquels le magasin d'outils et le système de préhension sont disposés séparément du porte-outils, Le magasin d'outils est alors placé à une assez grande distance de la broche porte-outils et le système de préhension peut se déplacer sur une glissière d'amenée orientée horizontalement. Cependant, ce dispositif d'amenée a un gros encombrement. La broche porte-outils doit toujours être positionnée par rapport au système de préhension lorsque ce systèmeoecupe une position de transfert fixe par rapport à l'orientation du mouvement de po sitionnement. Dans les dispositifs d'amenée cités en dernier, le système de préhension est mobile horizontalement et fixe verti calmement, Une broche porte-outils qui est orientée verticalement et qui peut être positionnée par rapport au guide d'amenée dans une direction horizontale perpendiculaire à ce guide et dans une direction verticale, ne peut être déplacée dans la position de changement d'outils que par translation du porteoutils sur ses glissières verticales. Dans la plupart des machines-outils de ce type, par exemple dans des fraiseuses à portique, le positionnement dans la direction verticale est plus important que le positionnement horizontal dans la plupart des conditions technologiques d'usinage. Cela est évident par exemple lors de l'usinage de surfaces à l'aide d'une tote de raboteuse, auquel cas le positionnement vertical doit être soumis à des tolérances serrées alors que pour le positionnement horizontal on peut admettre des écarts de l'ordre de plusieurs-millimètresç L'invention a pour but de permettre, dans des machinesoutils comportant deux broches montées sur des porte-outils différents et d'axes verticaux, un changement automatique d'outils dans le cas d'outils lourds et très lourds,- sans que les porte-outils soient sollicités par des composants-du dis- positif d'amenée ou du magasin d'outils. Il est possible d'obtenir ainsi une grande précision de remise en position de travail, ce qui est important du point de vue technologique0 La disposition d'ensemble du mécanisme d'amenée et du magasin d'outils permet de réduire l'encombrementO L'invention a pour but de fournir un dispositif d'amenée permettant un changement automatique d'outils dans des machines-outils à broches verticales qui sont disposées sur des porte-outils pouvant être positionnés dans des glissières verticales et horizontales et comportant un système de préhension à deux bras, déplaçables par rotation et dont les organes de préhension sont associés alternativement à une broche porte-outils, au magasin d'outils ou à une position intermédiaire dans laquelle la position verticale de la broche porte-outils par rapport à la pièce est maintenue hors de l'exécution du changement; d'outil tandis que le mouvement horizontal du porte-outil est utilisé pour déplacer la broche porte-outils dans la zone de travail du système de préhension0 Suivant l'invention, ce problème est résolu en ce que le système de préhension est monté sur un guide vertical de ma nière#à pouvoir se déplacer verticalement et en ce que le guide occupe une position fixe par rapport au magasin d'outils et au guide vertical du porte-outils0 La longueur du guide du système de préhension correspond alors au moins à la course verticale de réglage du porte-outils et il est prévu dans ce porte-outils, ou bien-di#ns une partie de la machine-outil, qui participe au mouvement vertical de positionnement du porte-outils, un ensemble de contacteurs de fin de course. Les butées antagonistes servant à actionner ces contacteurs de fin de course sont fixées sur le système de préhension ou sur son support de sorte que le mouvement vertical du système de préhension sur le guide vertical est limité par la position du porte-outils0 Suivant une autre caractéristique de l'invention, le guide horizontal de la machine-outil sur lequel le porte-outils peut être positionné horizontalement, est prolongé dans la direction du système de préhension d'une distance supérieure au déplacement des porte-outils6 Ce prolongement est choisi de manière que les deux broches porte-outils puissent être amenées sélectivement dans des positions où leurs axes passent par le centre des ouvertures de préhension dans la position d'amenée ou dans la position d'éloignement des outils. Gracie à l'invention, on obtient des avantages en ce qui concerne la précision d'usinage et le temps de travail ainsi qu'une plus longue durée de service des organes d'avance assurant le positionnement verticale Du fait que le porte-outils conserve sa position verticale lors d'un changement d'outil, la position initiale est rétablie exactement après cette opération. Lorsqu'il est nécessaire d'utiliser pour le nouvel outil une position modifiée, le porte-outils n'exécute que le mouvement de positionnement. Le mouvement vertical d'amenée est exécuté très rapidement par le système de préhension sur sa glissière verticale par suite des faibles forces d'inertie. les broches d'avance verticale sont sollicitées au minimum.Pour le mouvement horizontal du porte-outils jusque dans la position de changement d'outil, il suffit d'exercer seulement de faibles forces0 Un autre avantage consiste en ce que, pour assurer le positionnement vertical du système de préhension, il n'est pas nécessaire de prévoir une commande numérique additionnelle0 La position de changement d'outil est simplement déterminée par la position du porte-outils et il suffit d'employer un ensemble de contacteurs de fin de course pour limiter les mouvements0 Du fait qu'il est nécessaire d'utiliser seulement un système de préhension pour les deux porte-outils de la machine, on réduit considérablement les frais. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnés à titre d'exemple non-limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de face d'une fraiseuse à portique comportant un magasin d'outils et le dispositif d'amenée suivant l'invention - la figure 2 est une vue du porte-outils de droite sur la figure 1, dans la position de changement d'outil - la figure 3 est une vue en plan de la machine de la figure lo L'exemple de réalisation de l'invention concerne l'ap- plication du dispositif d'amenée à une fraiseuse à portique mais il va de soi que l'invention n'est pas limitée à cette application. Comme indiqué sur les figures, la fraiseuse à portique se compose essentiellement du banc I, des montants 2 et de la table 2 portant la table supérieure 4o Les montants 2 sont munis de glissières verticales 5 sur lesquelles peut coulisser verticalement la traverse 6o Sur la traverse 6 sont montés dans des glissières horizontales 7 deux chariots transversaux 8, 9 qui reçoivent dans des guides verticaux 10 les porte-outils 11, 12 qui sont munis de broches porte-outils 13, 14 orientées verticalement. Sur la figure 1, le porte-outils 12 comporte une tette de rabotage 15 et il est monté sur la table supérieure 4, une pièce 160 A coté de la machine, il est prévu en parallèle au banc 1 un magasin d'outils 17 dans lequel les outils 18 sont amenés dans la position de changement d'outil par un entraîne- ment à chatne. Entre le banc 1 et le magasin d'outils 17,# il est prévu un dispositif d'amenée 19 placé dans une position fixe0 Il se compose d'un guide circulaire vertical 20, du système de préhension 21, d'un chariot 22 et d'une broche de manoeuvre 23 ainsi que des organes d'entraînement nécessaires et qui ne seront pas décrits en détail dans la suite0 Le système de préhension se compose des deux bras de préhension 24, 25 qui peuvent être sortis télescopiquement. Le système de préhension 21 est monté à rotation sur le guide circulaire 20 de manière que les bras 24, 25 puissent être associés à un outil 18, à une broche porte-outils 13, 14 ou mis dans une position intermédiaire. Le chariot 22 assure la manoeuvre verticale du système de préhension 21.La longueur du guide circulaire 20 est choisie de manière que le système de préhension puisse être soulevé à partir de la position de préparation des outils 18 dans le magasin 17 d'une distance correspondant à la possibilité verticale de déplacement des porteoutils 11, 12, la course étant suffisante pour engager les tiges d'outils dans les broches porte-outils 13, 14. La distance de déplacement vertical des porte-outils 11, 12 est égale, dans l'exemple considéré, à la somme du déplacement vertical de la traverse 6 sur les glissières 5 des montants 2 et du déplacement vertical des porte-outils 11, 12 dans les guides verticaux 10 des chariots 8, 9. Pour déterminer la position limite du système de préhension 21, il est prévu dans la zone des porte-outils 11, 12, sur les bras de préhension 24, 25, des contacteurs de fin de course 26 et il est prévu sur les porte-outils 112 12 des butées 27. Il est également possible d'adopter la disposition inverse. le dispositif suivant l'invention fonctionne de la manière suivante ; à partir des positions occupées par les éléments de la machine sur la figure 1, le porte-outils Il est déplacé vers la gauche sur le guide horizontal 7 au début du changement d'outil et le porte-outils 12 est amené, par translation dans la même direction, dans une position où l'axe de la broche 14 colncide avec le centre de l'orifice de préhension 28. Dans ce but, la glissière horizontale 7 est prolongée en correspondance, auprès ce mouvement de translation, les porte-outils 11, 12, occupent les positions de la figure 20 Maintenant s'effectue le positionnement vertical du porte-outils 12, en correspondance-au programme introduit0 Ensuite, au cours du déroulement du changement d'outil, le bras de préhension 24 extrait un outil pré-positionné 18 du magasin 17 et le système de préhension 21 est déplacé vers le haut sur le guide circulaire 20 jusqu'à ce que la butée 27 actionne le contacteur de fin de course 26 (figure 2). L'impulsion produite par ce contacteur 26 assure l'arr8t du dispositif d'entrainement de la broche de manoeuvre 23.Après que l'organe de préhension du bras 25 a accroché la tête de rabotage 15, le système de préhension 21 descend jusqu'à ce que la tige d'outil de la tête de rabotage 15 soit libérée de la broche 14, le système de préhension 21 tourne de 9C de manière que le nouvel outil 18 soit présenté devant la broche 14. Ensuite, il s'effectue un soulèvement du système de préhension 21 en vue d'introduire la tige du nouvel outil 18 dans la broche porte-outils 140 Après blocage du nouvel outil 18, le système de préhension revient dans sa position limite inférieure. Après rotation additionnelle de 1800, le bras de préhension 25 parvient dans la zone des compartiments de réception du magasin d'outils 17 et la texte de rabotage 15 est transférée dans le magasin 17.Une autre rotation de 900 ramène le système de préhension 21 dans la position initiale de la figure 1. A la place du contacteur de fin de course 26, on pourrait utiliser un ensemble de contacteurs remplissant différentes fonctions. Ainsi, un contacteur pourrait convertir le mouvement vertical du système di préhension en un mouvement horizontal tandis qu'un autre contacteur assurerait l'arrêt du mouvement0 Pour limiter la course du système de préhension qui est nécessaire pour amener et introduire la tige d'outil dans les broches 139 14, on pourrait prévoir d'autres contacteurs de fin de course. Cette partie du mouvement de transfert pourrait également être commandée par le mécanisme d'entralnement de la broche de manoeuvre 23 lorsque la position limite déterminée par le contacteur 26 est utilisée comme position initiale pour un mouvement de course constante. La solution suivant l'invention peut également être appliquée à un double dispositif de préhension dont les bras de préhension sont décalés de 1800 entre eux~ Dans l'exemple décrit, le système de préhension 21 et le chariot d'entrafnement 22 constituent une unité cinématique0 le mouvement de rotation du système de préhension 21 est effectué en faisant tourner l'ensemble du guide circulaire 20, à l'aide d'un mécanisme à vis sans fin non-représenté en détail, autour de son axe vertical0 REVENDICiTIONS 1) Dispositif d'amenée pour exécuter un changement automatique d'outils dans des machines-outils comportant des broches verticales qui sont disposées dans des porte-outils pouvant titre positionnés sur des guides verticaux et horizontaux, à l'aide d'un système de préhension à deux bras, dépla çable par rotation et dont les organes de préhension sont associés alternativement à une broche porte-outils, au magasin d'outils ou mis dans une position intermédiaire, caractérisé en ce que le système de préhension est monté de manière à pouvoir se déplacer verticalement sur un guide vertical et en ce que le guide occupe une position fixe par rapport au magasin d'outils et aux glissières verticales des porte-outils. 2) Dispositif d'amenée suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le système de préhension est monté de manière à pouvoir se déplacer verticalement sur un guide vertical dont la longueur correspond au moins à la distance de déplacement vertical des porte-outils, en ce que ledit guide vertical occupe une position fixe par rapport au magasin d'outils et aux glissières verticales des porte-outils et en ce qu'il est prévu sur les porte-outils ou bien sur une partie de la machine-outil qui participe au mouvement vertical de posi tionnement des porte-outils un ensemble de contacteurs de fin de course qui coopère avec des butées fixées sur le système de préhension, ou vice-versa. 3) Dispositif d'amenée suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur du guide du système de préhension est au moins égale à la distance de déplacement vertical des porte-outilso 4) Dispositif d'amenée suivant l'une des revendications 9 et 3, caractérisé en ce qu'il est prévu sur les porte-outils ou sur une partie de la machine-outil qui participe au mouvement vertical de positionnement des porte-outils un ensemble de contacteurs de fin de course qui coopère avec des butées fixées sur le système de préhension, ou vice-versaO 5) Dispositif d'amenée suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, caractérisé en ce que la glissière horizontale de la machine-outil est prolongée en direction du système de préhension d'une distance supérieure aux mouvements de positionnement nécessaires à l'usinage-de la-pièce, de manière que les deux broches porte-outils puissent être amenées sélectivement dans les positions cù leurs axes coincident avec le centre des ouvertures de préhension dans la-positi0n d'amenée ou dans la position de retrait0