Brevet FR2242195A1 — publié le 19750328

La présente invention concerne un dispositif changeur automatique d'outils et plus spécialement, le mécanisme dont ce dispositif fait application pour le transfert simultané de deux outils entre une position d'attente broche et une position d'attente magasin. Elle vise à ce qu'un mouvement unique du mécanisme permette ce transfert sans aucune perte de temps alors que les axes des outils dans les deux-positions d'attente sont orthogonaux ; un tel résultat est particulièrement avantageux puisqu'un centre #d'usinage possédant au moins une broche à axe horizontal peut être équipé d'un magasin dans lequel les outils sont rangés verticalement et que le dispositif changeur d'outils peut intervenir efficacement durant un temps minimal. L'invention vise également à simplifier le dispositif changeur d'outils dans sa conception et sa réalisation, de façon qu'avec un nombre de pièces réduit combinant des mouvements élémentaires limités, on obtienne cependant les déplacements réciproques grâce auxquels le temps peut vraiment être minimal ; de plus, elle met en oeuvre des moyens conduisant à une grande robustesse du dispositif, une excellente sûreté de fonctionnement, une fiabilité très élevée et à une automatisation facile. Enfin, l'invention vise à réduire l'espace balayé par les organes mobiles du dispositif et qui se trouve dès lors interdit à la présence permanente de tout autre organe du centre d'usinage. Conformément à llinvention, pour atteindre ces buts, le dispositif changeur automatique d'outils comprend un mécanisme qui comporte deux bras munis de pinces extrêmes dont les axes de prise forment entre eux un angle sensiblement égal à 900 ; les bras sont calés sur un arbre sensiblement orthogonal aux axes précités et monté fou dans un support tournant dont l'axe de rotation s'étend de façon sensiblement parallèle à l'une des positions d'attente des axes de prise et dans un plan passant par ou parallèle à l'autre position d'attente, cet arbre étant solidaire d'un premier pignon conique engrenant avec un deuxième pignon, fixe en rotation autour de son axe L'axe de rotation du support tournant peut être sensi blement parallèle ou bien orthogonal à celui de la broche. Le dispositif changeur comprend, de façon connue en soi, une broche d'usinage ainsi qu'un magasin présentant des cases mobiles pour le rangement des outils, dont celle amenée en position d'attente à un axe sensiblement orthogonal à celui de la broche. Selon l'invention, le support tournant du mécanisme équipant ce dispositif est disposé sur un élément mobile guidé relativement à un bàti et relié à un organe d'actionnement pour autre déplaçable de façon qu'à l'une de ses fins de parcours, la trajectoire suivie par l'outil pris par une pince coincide avec l'axe de la broche.Peu importe d'ailleurs pour la mise en oeuvre dudit mécanisme que#l'élé- ment mobile soit guidé en translation parallèle à l'axe de-la broche ou bien en translation circulaire ou pivotement tangent à cet axe ou encore selon une trajectoire quelconque définie par une came alignée enfin de parcours avec ledit axe de broche. Suivant une première forme de réalisation, l'élément mobile est un fourreau tubulaire solidaire, à son extrémité libre, du support précité et déplaçable dans son ensemble en translation suivant son axe qui est parallèle à celui-de la broche ainsi qu'en rotation autour de cet axe. Suivant une deuxième forme de réalisation, l'élément mobile est un fourreau tubulaire solidaire à son extrémité libre, d'un boîtier et déplaçable en translation suivant son axe qui est parallèle à celui de la broche, tandis que le support est monté tournant relativement au boîtier suivant un axe perpendiculaire à celui du fourreau et est relié, par l'intermédiaire d'un couple de transmission, à un arbre d'entraînement en rotation s'étendant coaxialement dans ce fourreau, le deuxième pignon conique, sur lequel engrène le premier solidaire des bras, étant fixé à travers ce support audit boîtier. Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, sur le. dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 est une perspective schématique et partiellement arrachée, -montrant une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une élévation simplifiée, partie en coupe, du dispositif de la figure 1, - la figure 3 est une coupe partielle prise suivant la ligne-III-III de la figure 1, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 2, mais prise en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 5, illustrant une deuxième forme de réalisation du dispositif, - la figure 5 est une coupe transversale prise suivant la ligne V-V de la figure 4. 1 désigne une broche -d'usinage montée tournante soit dans le bàtî 2 de la machine, soit dans un coulisseau guidé en translation relativement à ce bwati. 3 désigne un magasin comportant des cases 4 destinées à contenir les outils 5 à stocker, ces cases étant mobiles (plateau tournant, tambour, chaînes transporteuses etc. .) et mues par un dispositif d'entraînement amenant la case sélectionnée, soit pour délivrer un outil, soit pour en recevoir un autre, dans une position d'attente telle que 1'axe de l'outil est vertical alors que celui de la broche est horizontal, autrement dit, d'une façon plus générale dans une position telle que ces deux axes sont orthogonaux. Quelle que soit la forme de réalisation, le mécanisme de transfert comporte deux bras -6 et 7 munis de pinces extrêmes 8- et 9 dont les axes de prise 10 et Il forment entre eux un angle égal à celui formé par les axes de la case de magasin sélectionnée et de la broche, c'est-à-dire 900 dans l'exemple représenté. A leurs extrémités opposées aux pinces, les bras sont solidaires d'un arbre 12 s'étendant orthogonalement aux axes de prise 10 et 11. Cet arbre est monté fou dans un support tournant 13 dont l'axe de rotation est situé d'une façon sensiblement parallèle à l'une des positions d'attente de ces axes de prise (face à la broche et face à la case de magasin sélectionnée) et dans un plan passant par l'autre position d'attente ou parallèle à cette autre position d'attente. Par ailleurs, l'arbre 12 est solidaire d'un premier pignon conique 14 engrenant en permanence avec un deuxième pignon conique 15 fixe en rotation autour de son axe ; dans les exemples représentés, le nombre de dents du pignon 14 est double de celui du pignon 15, de sorte que lès bras U et 7 pivotent de 90 dans un plan antéro-postérieur lorsque le support 13 tourne de 1800 dans un plan frontal. Enfin, le support tournant 13 est disposé sur un élément mobile guidé relativement au bâti 2 et relié à un organe d'actionnement de façon que celui-ci déplace les outils 5 suivant une trajectoire telle que, pour la fin de parcours correspondant à l'introduction de ces outils dans la broche 1 et la case 4 sélectionnée du magasin, cette trajectoire coïncide avec l'axe de cette broche, pour l'un et soit parallèle à cet axe, pour l'autre. Dans les exemples représentés, ledit élément mobile est un fourreau tubulaire 16 déplaçable en translation suivant son axe 17 qui est parallèle à celui de la broche ; à cet effet, le fourreau est guidé dans un manchon 18 solidaire du bâti 2. Il est bien évident que l'élément mobile peut être d'un autre type du moment que la condition évoquée ci-dessus est respectée , ainsi, cet élément mobile peut être un levier monté pivotant autour d'un axe fixe (ce qui conduit à une trajectoire de rotation circulaire) ou bien une tringlerie en parallélogramme déformable (ce qui conduit à une trajectoire de translation circulaire) ou encore un mécanisme à came (ce qui peut c#onduire à une trajectoire quelconque adaptée cependant à l'environnement). Suivant la première forme de réalisation illustrée par les figures 1 à 3, le support 13 est monté tournant autour de l'axe de translation 17 du fourreau 16, c'est-à-dire parallèlement à l'axe de la broche 1. A cet effet, le support 13 est solidaire du fourreau 16 en outre, celui-ci est libre de tourner autour de son axe et relié à un organe d'entrainement en rotation intervenant indépendamment de l'organe d'actionnement en translation. Le pignon 15 est solidaire d'une tige 19 traversant coaxialement le fourreau 16 et immobilisée par rapport à une pièce, non visible sur le dessin, suivant ce fourreau lorsqu'il coulisse mais ne l'accompagnant pas lorsqu'il tourne. Etant donné que le mécanisme est nécessairement écarté de la broche I, les bras 6 et 7 sont coudés en équerre ; mais pour bien comprendre le fonctionnement du mécanisme de transfert, il est plus facile d'imaginer que ces bras s'étendent en ligne droite chacun de l'arbre 12 à la pince correspondante 8 ou 9. Lorsqu'il s'agit d'effectuer un changement d'outil, le coulisseau 16 est en position arrière telle que la pince 8 du bras 6 prend l'outil sélectionné 5 du magasin 3, tandis que la pince 9 du bras 7 prend outil 5 de la broche 1 ayant terminé une opération d'usinage. Puis, le coulisseau est déplacé en translation vers l'avant dans le sens de la fleche F pour extraire ces outils. Ensuite, ce coulisseau est entraîné en rotation dans le sens de la flèche F1 de 1800 Etant donné que le pignon 14 roule sur le pignon fixe 15, le bras 6 est mû suivant une rotation frontale 20 accompagnée d'une rotation postéro-antérieure 21 et grâce à cette combinaison 22 de mouvements, ce bras 6 prend la place du bras 7 et présente devant la broche 1 l'outil prélevé dans le magasin (figure 1) ; dans le même temps, le bras 7 est mu suivant une rotation frontale 23 accompagnée d'une rotation antéro-postérieure 24 et grâce à cette combinaison 25 de mouvements, ce bras 7 prend la place du bras 6 et présente au magasin 3 l'outil extrait de la broche. Il suffit alors de déplacer le coulisseau 16 en translation vers l'arrière dans le sens opposé à la flèche F pour introduire- ces outils dans la broche et la case sélectionnée du magasin. Suivant la deuxième forme de réalisation représentée sur les figures 4 et 5, le support 13 est monté tournant autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de translation 17 du fourreau 16, donc orthogonal à l'axe de la broche 1. A cet effet, le fourreau 16 qui est animé uniquement d'un mouvement de translation, est solidaire d'un boîtier 26 supportant, par l'intermédiaire de paliers 27, un tourillon tubulaire 28 prolongeant le support 13 perpendiculairement à son arbre 12 et paraS lèlement à l'axe de prise d'outil 10, les paliers étant disposés de façon que ce tourillon soit perpendiculaire au fourreau 16. Le pignon fixe 15 sur lequel roule le pignon 14 des bras est relié, par une tige 29 traversant le tourillon 28, au boîtier 26. Par ailleurs, le tourillon 28 du support 13 est solidaire d 'un pLgnon conique mené 30 engrenant avec un pignon conique menant 31 calé sur un arbre d'entraînement en rotation 32 ; cet arbre traversant coaxialement le fourreau 16 est supporté par des paliers 33 et relié à un dispositif de commande non représenté. Ainsi, en faisant tourner le pignon menant 31, on provoque la rotation suivant un angle de 180O du support 13 autour de son axe orthogonal à la broche et, concomitamment, les bras 6, 7 pivotent de 90O autour de l'axe de l'arbre 12 en raison du roulement du pignon 14 sur le pignon fixe 15. Cette deuxième forme de réalisation fonctionne comme la première, sous réserve que le fourreau 16 ne possède qu'uniquement un mouvement de translation et que le support 13 tourne par rapport audit fourreau autour d'un axe perpendiculaire. L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation représentée et décrite en détail, car diverses modifications peuvent y autre apportées sans sortir de son cadre. Le mécanisme, objet de l'invention, est applicable aux dispositifs changeurs automatiques d'outils notamment pour centres d'usinage. REVENDICATIONS 1. Mécanisme pour dispositif changeur automatique d'outils, permettant le transfert de deux outils entre une position d'attente broche et une position d'attente magasin, caractérisé : - en ce qu'il comporte deux bras munis de pinces extrêmes dont les axes de prise forment entre eux un angle sensiblement égal à 900g - en ce que les bras sont calés sur un arbre sensiblement orthogonal aux axes précités et monté fou dans un support tournant dont l'axe de rotation stétend de façon sensiblement parallèle à l'une des positions d'attente des axes de prise et dans un plan passant par ou parallèle à l'autre positi#on d'attente, - et en ce que cet arbre est solidaire d'un premier pignon conique engrenant avec un deuxième pignon, fixe en rotation autour de son axe. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de rotation du support tournant est sensiblement parallèle à celui de la broche. 3. Mécanisme selon la revendicationl, caractérisé en ce que l'axe de rotation du support tournant est sensiblement orthogonal à celui de la broche. 4. Dispositif changeur automatique d'outils faisant application du mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et comprenant une broche d'usinage ainsi qu'un magasin présentant des cases mobiles pour le rangement des outils, dont celle amenée en position d'attente à un axe sensiblement orthogonal à celui de la broche, caractérisé en ce que le support-tournant du mécanisme est disposé sur un élément mobile guidé relativement à un bâti et relié à un organe d'actionnement pour être déplaçable de façon qu'à l'une de ses fins de parcours, la trajectire suivie par l'outil pris par une pince coïncide avec l'axe de la broche. 5. Disposit#if selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément mobile est un fourreau tubulaire solidaire, à son extrémité libre, du support précité et déplaçable dans son ensemble en translation suivant son axe qui est parallèle à celui de la broche ainsi qu'en rotation autour de cet axe. 6. Dispositif selon la revendication 4, caracatérisé - en ce que l'élément mobile est un fourreau tubulaire solidaire, à son extrémité libre, d'un boîtier et déplaçable en translation suivant son axe qui est parallèle à celui de la broche, - en ce que le support est monté tournant relativement au boîtier suivant un axe perpendiculaire à celui du fourreau et est relié, par l'intermédiaire d'un couple de transmission, à un arbre d'entraînement en rotation s'étendant coaxialement dans ce fourreau, - et en ce que le deuxième pignon conique, sur lequel engrène le premier solidaire des bras, est fixé à travers ce support audit boîtier.