Brevet FR2108232A1 — publié le 19720519

La présente invention concerne un dispositif automatique pour effectuer le changement d'outils sur des machines-outils et, plus particulièrement, sur des aléseuses, dispositif adaptable à une large gamme de machines, capable d'emmagasiner un nombre d1 5 outils pratiquement jllimité et qui présente une grande souplesse d'emploi en ce qui concerne les modes de recherche des outils. La nécessité d'effectuer l'usinage complet d'une pièce une fois qu'elle a été placée sur la table d'une machine-outil et, en particulier, d'une aléseuse implique l'emploi d'un nombre d* 10 outils considérable et l'on a donc imaginé un magasin en forme de chaîne à rouleaux, ayant une grande capacité èt permettant une augmentation presque illimitée du mombre de positions de l'outil. Le dispositif automatique selon l'invention permet de chercher l'outil à employer suivant deux modes, notamment le mode 15 séquentiel, dans lequel les outils sont placés dans le magasin dans l'ordre où ils sont utilisés, ce mode convenant principalement à l'usinage de petites pièces suivant un cycle relativement court, et le mode de position codée, utilisable principalement pour l'usinage complexe de pièces de grandes dimensions, dans 20 lequel les outils sont choisis indépendamment de leur position dans le magasin, pour éviter que ce dernier contienne des outils identiques placés dans des positions différentes. Bien qu'on connaisse déjà plusieurs dispositifs de changement automatique de l'outil pour des machines-outils, aucun d'eux 25 n'a jusqu'ici permis d'effectuer un changement rapide de l'outil pour réduire les temps morts entre les temps d'usinage proprement dit et, en même temps, chercher l'outil désiré suivant les modes programmés précités. Le dispositif automatique selon l'invention résoud ces 30 problèmes, car la plus grande partie de ses mouvements nécessaires pour chercher, prélever et amener l'outil en position de montage sur la broche, ainsi que pour amener et placer l'outil qui vient de servir dans le magasin, est effectuée pendant que la machine-outil exécute les opérations d'usinage sur la pièce, de sorte que 35 les temps morts, pendant lesquels la machine doit cesser de fonctionner, sont limités uniquement aux opérations d'approche et de remplacement de l'outil sur la broche. Suivant la caractéristique principale de l'invention, on y parvient grâce à un bras de transfert mobile muni de deux douilles 40 de serrage, l'une pour saisir les outils dans le magasin et l1 71 35892 2 2108232 autre pour les ramener à celui-ci, de sorte que le montage du nouvel outil dans le cône de la broche a lieu immédiatement après que l'outil qui vient de servir a été libéré et que la machine peut recommencer à travailler dès que le bras de transfert s' 5 éloigne. Le dispositif automatique de changement d'outils selon l1 invention comporte essentiellement une chaîne porte-outils, un bras de transfert mobile exécutant trois mouvements perpendiculaires l'un à l'autre et une paire de douilles de serrage montées 10 sur ledit bras .de transfert, dont l'une saisit les outils sur 3a chaîne et dont 1'autre les replace sur cette même chaîne. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme 15 d'exécution de ce dispositif. Figure 1 est une vue avant de l'ensemble du dispositif automatique changeur d'outils selon l'invention ; ïigure 2 est une vue avant, à une plus grande échelle, de la partie du dispositif comportant le bras mobile et les deux X douilles de serrage, représentés en position d'attente près de la broche de la machine-outil ;. Figure 3 est une vue en élévation de l'ensemble du dispositif, décalée de 90° par rapport à figures 1 et 2. La chaîne porte-outils est similaire à une grosse chaîne à 25 rouleaux ordinaire, comportant des mailles plates _1 et des rouleaux 2, à l'intérieur desquels se trouve un siège conique pour le montage des outils La chaîne passe sur des roues dentées 4 et est entraînée par un dispositif oléodynamique 5» avec un positionnement rapide et précis à chacun de ses déplace-30 ments sucoessifs. Le déplacement de la chaîne peut n'avoir lieu que dans un sens, pour le mode séquentiel de recherche, ou peut se faire dans les deux sens, pour le mode à position codée de l'outil. Le pas de la chaîne et, par conséquent, la distance entre les outils sont choisis de façon à être plus que suffisant 35 pour la plupart des outils normaux et sont, de préférence, de 140 mm ; pour les outils de dimensions supérieures, il a été prévu la possibilité de laisser vides les places adjacentes, sans être obligé de modifier les règles directrices du programme. La position de la chaîne porte-outils est choisie de façon 40 à pouvoir modifier le nombre de ses mailles et, par conséquent, 71 35892 3 2108232 augmenter la capacité du magasin, à laisser presque inchangé 1' espace prévu pour l'opérateur à l'avant de la machine, à diminuer l'encombrement au sol, à faciliter les opérations de chargement, de déchargement et de remplacement des outils de la chaîne 5 pendant le réglage de la machine et, enfin, èke pas gêner la pièce, quelles que soient les dimensions de celle-ci. Le bras mobile a pour fonction de transférer l'outil de la chaîne porte-outils à la broche de la machine tout en remplissant les conditions suivantes : amener l'outil à la broche dans 10 n'importe quelle position de la course verticale du nez de broche sans course à vide jusqu'à une position obligatoire, effectuer rapidement son déplacement gfin de diminuer le temps mort, permettre un chevauchement de la plus grande partie de la durée des opérations de déplacement et de raccordement de l'outil avec 15 celle de l'usinage proprement dit, réduire le plus possible les risques d'interférence avec le bâti et les organes habituels de la machine et laisser une grande visibilité à l'opérateur. Le bras mobile est fixé à la traverse 6 du montant 7 de la machine et il comporte un guidage horizontal 8 pour exécuter un 20 premier mouvement, horizontal, dans la direction de la flèche Z (figure 1), perpendiculairement à l'axe de la broche 9, qui le rapproche ou l'éloigné de la chaîne et de la broche. Le bras est muni en outre d'un guidage vertical 10, qui lui permet d'exécuter un second mouvement, vertical, dans la direction de la flèche Y 25 (figure 1), pour transférer les outils de la chaîne à la broche et vice versa. Le groupe 11 des douilles de serrage est déplaçable dans la même direction respectivement au guidage 10, sous l'action du vérin hydraulique 12, de façon à pouvoir amener alternativement l'une ou l'autre douille en regard de la broche 9. 30 Enfin, le bras mobile exécute un troisième mouvement, dans la direction de la flèche Z (figure 3), parallèlement à l'axe de la broche, pour engager les outils, soit dans le mandrin 13 de la broche 9j soit dans le cône des rouleaux 2 de la chaîne porte-outils . 35 Les deux douilles de serrage sont montées sur le groupe porte-dtrailles 11_ et la douille supérieure A effectue toujours le prélèvement du nouvel outil sur la chaîne et son montage sur le mandrin pendant que la douille inférieure B retire du mandrin 1' outil qui vient de servir et le replace sur la chaîne qui sert de 40 magasin. Les deux douilles de serrage ont un mouvement d' 71 35892 4 2108232 ouverture at de fermeture autonome, assuré respectivement par les vérins hydrauliques 14 et 15« L'outil est serré sur la bride d'un cône normal ISO 50, auquel ont été apportées quelques légères modifications, par exemple, 5 une fente périphérique avec deux trous de référence et une gorge sur la queue. Les deux douilles de serrage sont séparées par une distance qui est le double du pas de la chaîne (280 mm lorsque le pas est égal à 140 mm) afin de pouvoir utiliser le dispositif avec de gros outils. /(0 Le cycle de travail du dispositif selon l'invention est le suivant : 1) La position de départ du cycle est fixée à un point variable de la course verticale du bras mobile, la douille A tenant l'outil destiné à la première opération d'usinage. Le point de la 15 course verticale est variable, car la fin du cycle précédent a été déterminée par l'opérateur à un point qui se trouve le plus près possible de la broche compte tenu des dimensions de la pièce, ceci afin d'augmenter le plus possible le chevauchement des o-pérations du cycle avec les opérations d'usinage proprement dites 20 2) A la fin de l'opération d'usinage, la table s'écarte de la broche, dont le mouvement de rotation est arrêté et qui est placée dans une position convenable, tandis que le bras mobile commence à descendre jusqu'à la position occupée précédemment par 1' axe de la broche. 25 3) La douille de serrage B saisit l'outil qui vient de terminer l'opération précédente et le retire du mandrin de serrage conique ; 4) Le bras mobile continue à descendre pour amener la douille de serrage A à la position où elle peut introduire dans le 50 mandrin le nouvel outil pour y être fixé. 5) Le bras mobile s'écarte de la broche et remonte vers la chaîne pendant que la broche recommence sa rotation pour la nouvelle opération d'usinage. 6) Les deux douilles de serrage arrivent à proximité de la 55 chaîne et la douille B place sur la chaîne l'outil qui vient de servir, pendant que la douille A saisit l'outil qui sera utilisé pour l'opération d'usinage suivante. 7) Enfin, le bras mobile redescend à la position de départ dans l'attente du changement d'outil suivant, tandis que la 40 chaîne effectue un de aes avancements successifs. 71 35892 5 2108232 Il ressort de la description détaillée ci-dessus que le magasin formé par la chaîne porte-outils est indépendant du dispositif de transfert des outils formé par le bras mobile et par les douilles de serrage. Comme il a été dit plus haut, pen-5 dant le temps d'arrêt de la machine, les seules opérations effectuées sont le mouvement d'approche vers la broche, le remplacement d'un outil par l'autre sur la broche et le ietour à la position d'attente, tandis que toutes les opérations de transfert, de mise en place et de prélèvement de l'outil sur la 10 chaîne ont lieu pendant que la machine fonctionne et n'affectent donc en rien le temps par pièce. Les outils peuvent être placés sur la chaîne de trois façons différentes correspondant aux deux modes de recherche des outils ï 15 1) les outils sont disposés sur la chaîne dans l'ordre de leur utilisation et la chaîne, à partir du premier outil, n' effectue chaque fois qu'un seul de ses avancements successifs. Dans ce cas, ni les outils, ni les positions des outils de la chaîne ne doivent être identifiés au moyen d'un code et le 20 programme de la machine donne simplement l'ordre de changer l'outil, sans autre indication. Il s'agit du mode de recherche séquentiel mentionné plus haut. 2) Les positions des outils sur la chaîne sont identifiées à l'aide d'un code, de sorte qu'à chaque position sur la chaîne il 25 y a un outil déterminé ; à chaque changement, le programme fournit un nombre correspondant à la position de l'outil désiré et la chaîne effectue sans interruption plusieurs de ses avancements successifs, jusqu'à ce que l'outil désiré soit amené au point de prélèvement. Il s'agit là du mode de recherche à position codée. 30 3) Chaque outil peut être identifié par son propre code et est placé à une position non codée de la chaine* Ce mode aussi, même s'il présente quelques différences pour la réalisation pratique de l'identification de l'outil, peut, quant à son fonctionnement, être rattaché au mode de recherche à position codé du 35 précédent alinéa. Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux éléments du dispositif selon l'invention de façon à 11adapter à des exigences de production différentes sans toutefois s' écarter de l'esprit de l'invention ni sortir de la portée de la 40 protection revendiquée. 71 35892 -l 2108232 KEVEHDICAIIOffS 1. - Dispositif automatique de changement d'outils pour des machines-oucils, caractérisé en ce qu'il comporte une chaîne porte-outils, un bras de transfert mobile exécutant trois mouve-5 ment s perpendiculaires l'un à l'autre et une paire de douilles de serrage montées sur le bras mobile, dont l'une prélève les outils sur la chaîne et dont l'autre les replace sur cette même chaîne. 2o - Dispositif automatique selon la revendication 1, 10 caractérisé en ce que la chaîne porte-outils est une chaîne à rouleaux, avec pour chaque maillon un siège conique dans lequel peut être monté un outil» 3. - Dispositif automatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chaîne porte-outils est déplacée indé-15 pendamment du groupe constitué par le bras mobile et les douilles de serrage et peut n'être déplacée que dans un seul sens, lorsque le mode de recherche de l'outil est séquentiel, ou l'être dans les deux sens lorsque le àode de recherche est à codage, soit de l'outil, soit de sa position sur la chaîne. 20 4. - Dispositif automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les douillès de serrage sont montées sur un support coulissant relativement au bras mobile et en ce que le cône de serrage présente une fente périphérique avec des trous de référence et une gorge dans la queue. 25 5* - Dispositif automatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la douille de serrage supérieure assure le prélèvement du nouvel outil sur la chaîne et son montage dans le mandrin de la broche, tandis que la douille inférieure retire du mandrin l'outil qui vient de servir et le remet On place sur 30 la chaîne. 6. - Dispositif automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que toutes ses commandes sont hydrauliques et commandées par le programme numérique de la machine-outil.