Brevet FR2220343A1 — publié le 19741004

La prsente invention concerne un dispositif automatilue d'échange d'outil qui est constitué, d'une part, par une tête changeuse à deux broches, dans laquelle l'une des broches se trouve iwans la position de travail et l'autre dans la position d' chan e d'outil, et, d'autre part, par un mécanisme pour orienter la broche porte-outil. Il est connu des dispositifs d'échange d'outil constitués par un magasin d'outils et un dispositif transporteur. Les dispositifs transporteurs sont le plus souvent réalisés sous forme d'organes de préhension doubles et ont pour fonction de retirerl'outil du magasin et de l'introduire, au moyen d'un mouvement pivotant ou analogue, dans la broche de travail des machinesoutils. Ces dispositifs ont pour inconvénients que les organes de transfert sont fortement sujets à l'usure, que le temps d'échange d'outil est relativement important et, surtout, que ces dispositifs sont d'une manière générale sujets à des défauts de fonctionnement. Il est en outre connu une machine-outil comprenant une tourelle revolver à deux broches dans laquelle les broches enferment entre elles un angle compris entre 45 et 1350. Pour chacune de ces broches, il est prévu un magasin d'outils destiné à permettre un échange rapide d'outils. Ce dispositif a pour inconvénient qu'il faut prévoir deux magasins d'outils, ce qui représente une forte dépense. Il est en outre connu une machine-outil comprenant un dispositif d' change d'outil dans lequel deux broches sont décalées l'une par rapport a l'autre de 1800. Dans cette forme de réalisation, il est Calem'ent nécessaire de prévoir un mécanisme d'échange tir organe de prwhension double au moyen duquel un outil à mettre en place est sorti du magasin, en direction de l'axe de la broche, par un mouvement de translation et est ensuite amené par un mouvement pivotant dans l'axe de la broche pour être enfin introduit -r un mouvement de translation dans la broche porteoutil.Ce dispositif présente à nouveau, entre autres, l'incon dénient qu'il faut prévoir le mécanisme d'échange à organe de prwhension double qui entraîne une forte dépense et est sujet à des défauts de fonctionnement. Il est en outre connu une machine-outil comprenant un dispositif automatique d'échange d'outil qui est construit de façon que l'une des broches se trouve dans la position d'change d'outil alors que l'autre se trouve dans la position de travail. Dans cette machine, les broches sont décalées l'une par rapport à l'autre, le tourelle revolver est bloquée à l'aide de poches d'air servant de moyen de serrage et les processus de serrage et de mouvement sont rgls par l'intermédiaire d'un système hydraulique. Les inconvénients de cette machine ru'vident dans le système hydraulique coûteux nécessaire pour serrer et échanger les outils et dans la construction compliquée de la tourelle revolver. Dans d'autres mécanismes d'échange d'outil, le serrage des outils est réalisé, après l'échange, au moyen de griffes venant en prise sur ces derniers. L'outil est amené par pivotement sur un trajet circulaire et est serré au moyen de griffes. L'incon vénient de ce dispositif consiste en ce que l'opération de serrage se déroule indépendamment de l'op'ration d'échange d'outil et est accomplie par voie hydraulique. Il est en outre connu des dispositifs d'échange d'outil qui permettent de réaliser une orientation précise de la broche porte-outil. Cette orientation peut s'effectuer, d'une part, par des pointeaux d'indexage coniques et, d'autre part, par des griffes qui s'engagent dans des évidements et immobilisent ainsi la broche toujours dans la même position. On connaft également des dispositifs d'orientation de broche qui comprennent un mécanisme pour arrêter la broche approximative ment dans une position angulaire prédéterminée et un dispositif d'indexage précis, lequel comporte un arbre à came qui, placé parallèlement à la broche et relié à celle-ci par l'Intermédiaire d'un mécanisme de transmission, présente un évidement dans lequel un pointeau d'indexage peut venir en prise de manière à arrêter la broche dans une position angulaire susceptible d'être déterminée de manière précise. L'inconvénient de ce dispositif réside en ce qu'il faut prévoir additionnellement un arbre à came, ce qui augmente le coût de l'ensemble du dispositif. La présente invention a pour objet d'éviter dans une très large mesure les inconvnients cités. Elle crée un dispositif automatique d'échange d'outil qui, permettant d'échanger des outils d'un seul mouvement et peu suet à des défauts de fonction ment, comporte un dispositif d'orientation capable, à peu de frais, d'orienter la broche porte-outil d'une manière simple et rapide. La solution apportée à ce problème suivant la présente invention consiste en ce que le dispositif d'change d'outil est constitué par un mécanisme de transmission pour la broche porteoutil, mécanisme qui sert en même teps à orienter la broche porte-outil en vue de l'opération d'échange d'outil et dans lequel deux roues frontales à denture droite ainsi qu'une roue de commande, située entre ces dernières et qui peut être mise hors de prise au moyen d'un levier de commande, se trouvent en relation de travail entre elles. Afin que, lors de chaque échange, la broche porte-outil puisse être orientée dans la même position, les deux roues droites présentent un même nombre de dents.Dans ce dispositif, une roue à denture droite est reliée de manière rigide à une roue conique qui présente un évidement avec une ranpe d'accès dans laquelle s'engage un levier d'arrêt qui provoque l'orientation. La roue de commande présente une partie terminale conique qui est en relation avec une tige montée sur ressort et au moyen de laquelle la broche, une fois orientée, est empêchée de tourner d'elle-même lors de l'opération de pivotement. La présente invention permet d'obtenir un dispositif d'é- change d'outil autorisant un change d'outil rapide et peu sujet a des perturbations. En utilif.ant le mécanisme de transmission pour orienter la broche porte-outil dans une position angulaire susceptible d'être déterminez de manière prise, on évite l'utilisation de moyens techniques importants ntcessaires pour obtenir un dispositif d'orientation séparé.Etant donné que, dans le dispositif suivant l'invention, ce mécanisme séparé pour orienter la broche porte-outil se trouve supprimé, l'ensemble du dis positif peut être mis en place dans un espace réduit, ce qui est économiquement avantageux, puisque l'ensemble du dispositif peut ainsi être rali sous un volume relativement faible. S tant donné Jue l'échange d'outil a lieu lors de l'usinage d'une pièce, le temps n pessaire à l'usinage de la pièce se compose seulement du temps de pivotement et du temps d'usinage réel. Cela permet dorlc de réaliser une zzonomie de temps en ce qui concerne l'opération d'usinage et offre, par conséquent, un avantage sup plémentaire sur le plan économique. La présente invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation illustré aux dessins annexés. La fig. 1 représente, en élévation latérale et en coupe, la partie inférieure du dispositif suivant l'invention. La fig. 2 est une vue latérale, partiellement en coupe, de la partie supérieure du dispositif. La fig. 3 est une vue de face du dispositif. Le dispositif suivant l'invention est constitué, d'une part, par le mécanisme d'échange d'outil suivent l'invention et, d'autre part, par un magasin pouvant recevoir un certain nombre d'outils. Le dispositif d'échange d'outil est constitué par la tête échangeuse I (fig. 1-) et la poupée fixe 2 qui abrite les différents organes de transmission nécessaires à-l'échange d'outil. Ta tête échangeuse 1 est constitue par deux broches porte-outil 3 qui sont décalées l'une par rapport à l'autre de 1800, ctest-à-dire que l'une des broches se trouve dans la position de travail et l'autre dans la position d'échange d'outil. Les deux broches 3 reçoivent les outils 4. L'opération d'échange d'outil est décrite plus en détail dans la partie consacrée au fonctionnement du dispositif.En outre, il se trouve dans la tête échangeuse 1 un dispositif de serrage 5 pour les deux outils 4 qui-sont maintenus dans le cône récepteur 8 par un effort de traction à l'aide de griffes 6 et de ressorts 7. En outre, la barre de traction 9 se trouve en relation avec une douille excentrique qui est reliée à une barre fixe Il autour de laquelle la tête échangeuse 1 peut pivoter. La broche porte-outil 3 est commandée par un moteur principal agissant, par l'intermédiaire de mécanismes de transmission, qui ne sont pas représentés au dessin, et par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission 14, sur une roue à denture droite 15 fixée à la broche porte-outil 3. Le mécanisme de transmission 14 est utilisé pour orienter la broche porte-outil 3. Il est constitué par des roues coniques et des roues droites, la roue conique 17 étant reliée de manière fixe à une roue à denture droite 18 et cette dernière étant à son tour reliée, par l'intermédiaire d'une roue de commande 19, à la roue à denture droite 15 montée sur la broche porte-outil 3. La roue de commande 19 présente une partie terminale conique 20 qui est reliée à une tige 21 montée sur ressort afin d'empêcher la broche une fois orient-je de tourner d'elle-même au cours du processus de pivote ment.La roue conique 17 présente un évidement avec une rampe d'accès 22 (fig.3) dans laquelle s'engage un levier d'arrêt 23 qui oriente la broche 3 (fig.1) dans une position angulaire dtermin e. Dans la partie supérieure du dispositif d'échange d'outil, il se trousse les organes nécessaires à la commande de l'opération d'échange d'outil. Un moteur à arbre à came 24 (fig.3) est relié par l'intermédiaire d'un arbre à vis sans fin 25 à l'arbre de commande 26 (fig. 2). Sur l'arbre de commande 26, il est monté l'organe moteur 25 qui est en prise dans la croix de Malte 28. En outre, il est monté sur l'arbre de commande 26 des disques i came 29, 30 sur lesquels se déplacent des leviers de commande ou d'arrêt 23, 31 (fig. 3).Les leviers de manoeuvre et d'arrêt 23, 31 effectuent, d'une part, l'orientation de la roue conique 17 (fig.1) et, d'autre part, la mise hors de prise de la roue de commande 19. Par l'intermédiaire d'un disque 32 (fig. 2), l'index 33 de la tête échangeuse est commandé pour indexer cette dernière. Le serrage de la tête échangeuse 1 est effectué par l'intermédiaire d'une douille filetée 34 et d'un élément de commande 35. En outre, il se trouve dans la partie supérieure quatre comnutateurs terminaux E1 à E4, 36, 37, 38, 39 (fig. 2 et 3) qui sont nécessaires pour commander l'opération d'échange d'outil. Dans la partie inférieure de la poupée fixe 2 (fig. 1) se trouve encore une broche horizontale 40 qui peut également être utilisée pourl'usinage de la pièce. te serrage des outils sur la broche horizontale 40 est également effectué, par l'intermédiaire de griffes, en actionnant manuellement des touches. Le dispositif suivant l'invention fonctionne de la manière suiv-nt e. Sur un ordre provenant du programme, l'échange d'outil est dcclenché, ctest--ì-dire que la commande principale est arrêtée. A cet gard, l'ordre peut déclencher un pivotement de 180e ou un pivotement de 900 seulement. Ensuite, le moteur principal redémarre mais en marche très lente, les deux embrayages (non repré sentés au dessin) étant désenclenchés. outre, le moteur à arbre à came 24 (fig. 3) se met en marche. Afin de pouvoir procéder à l'échange d'outil, la broche porte-outil (fig. 1) doit être orientée dans une position angulaire précise, c'est-à-dire que l'outil 4 placé dans la broche porte-outil 3 doit chaque fois occuper la même position angulaire afin que l'échange d'outil puisse s'accomplir de manière correcte.Du fait que le moteur à arbre à came 24 (fig. 3) démarre, il se met à tourner également, sur l'arbre de commande 26 (fig. 2), un disque à came 29, lequel commande un levier d'arrêt 23 (fig. 3) dont l'autre extrémité se trouve en relation de travail avec la roue conique 17 (fig. 1) reliée à son tour à la broche porte-outil 3. La roue conique 17 est munie d'un évidement comportant une rampe d'accès 22 (fig. 3) dans laquelle le levier d'arrêt 23 s'encastre de manière à arrêter la roue conique 17 (fig. 1). En même temps, le moteur principal est arrêté par l'intermédiaire d'un commutateur terminal E1, 36 (fig. 3). La roue conique 17 (fig. 1) est reliée de manière fixe à la roue à denture droite 18.Cette roue droite 17 présente le même nombre de dents que la roue droite 15 qui est fixée sur la broche porte-outil 3 et les deux roues droites sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'une roue de manoeuvre 19. Le fait que les roues droites présentent le même nombre de dents permet d'orienter la broche porte-outil toujours dans la même position angulaire. Tous les mouvements subséquents sont dérivés, en tant que processus séquentiels, à partir de l'arbre de commande 26 (fig. 2). A présent, la roue de manoeuvre 19 (fig. 1) est mise hors de prise, par l'intermédiaire du disque à came 30, par un levier de manoeuvre 31 (fig. 3) de manière à libérer la voie pour le pivotement de la tête 1. En même temps que la roue de manoeuvre 19 est mise hors de prise, la broche porte-outil 3 est orientée additionnellement par l'intermédiaire d'une tige montée sur ressort 21 et se trouvant en relation de travail avec la partie terminale conique 20 de la roue de manoeuvre 19. Ainsi, la broche porte-outil 3 est empêchée de tourner de manière intempestive lors du pivotement de la tête échangeuse 1. Cette dernière est desserrée par l'intermédiaire de l'organe de comm-nde 35 (fig. 2) et de la douille filetée 34. L'index 33 de la tête échangeuse est tirée de manière à actionner le commutateur terminal E3, 38. Lorsque la tête échangeuse 1 pivote de 900, un autre commutateur terminal E4, 39 est actionné. Ce dernier assure l'arrêt du moteur à arbre à came 24 (fig. 3) lors du pivotement de 900, c'est--dire que la tête échangeuse 1 (fig. 1) continue à occuper la position horizontale. Dans cette position, l'outil 4 est partiellement desserré. Par la suite, 1 tête J-chnjeuse 1 est serre, la roue de manoeuvre 19 est mise en prise et l'orientation de la roue est annule. L'index 5 de la tête échangeuse (fig. 2) et certes liber mais ne peut pas s'encastrer.Le conmutateur terminal E3, 38 reste actionné. Lors- sue l tête échangeuse 1 a été amenée par pivotement dans la position horizontale, on peut travailler avec la broche horizontale 4C (fig. 1). Dans ce cas, l'outil placé sur la broche horizontale 40 peut être serr- ou desserr en appuyant sur des touches prévues sur le pupitre de commande. Lors de l'échange d'outil, la commande principale est blo- quée électriSuement. Au cours du pivotement de 1800, lors du premier tour de rotation de l'arbre de commande, les commutateurs terminaux E4, 39 (fig. 2 et E2, 37 (fig. 3) sont actionnés mais cet actionnement ne devient pas effectif puisque le commutateur terminal E3, 38 (fig. 2) est encore libéré par l'index 33 de la tête échangeuse. Il s'ensuit que l'arbre de commande 26 tourne une deuxième fois et la tête échangeuse 1 se met à pivoter encore de 9Q0. il se déroule les mêmes processus que ceux obtenus lors du premier tour de rotation de l'arbre de commande.Lorsque l'outil utilisé 4 (fig. 1) est parvenu dans la position d'échange d'outil, c'est--dire que la tête échangeuse a pivoté de 1800, il se trouve serré, l'index 33 de la tête échangeuse (fig.2) vient en prise et la roue de manoeuvre 1a (fig. 1) est également mise en prise de sorte que le blocage de la broche porte-outil 3 et ltorienta- tion de la roue se trouvent annulés. Après le deuxième tour de rotation de l'arbre de commande, le moteur à arbre à came 24 (fig. 3) est coup: par le comnutateur terminal E2, 37 en coopération avec le commutateur terminal E3, 38 (fig. 2). Dans le dispositif d'échange d'outil suivant l'invention, le pivotement de la tête échangeuse 1 (fig. 1) est utilisé pour serrer ou desserrer les outils 4, la barre de traction 9 du dispositif de serrage 5 se trouvant à cette fin en relation de travail avec une douille excentrique 10 qui est reliée à une barre fixe 11 autour de laquelle pivote la tête échangeuse 1. Lors du pivotement de la tête échangeuse 1, l'outil utilisé est ainsi desserré et le nouvel outil serré. Au cours du cycle de travail suivant, l'outil utilisé est changé et l'outil suivant est placé dans la broche de sorte ue, lors d'un échange d'outil, seul le temps de pivotement de la tête peut être considré comme faisant partie du temps d'usinage de la pièce. Les mouvements devant être effectus par le magasin d'outils sont suffisamment connus pour ne pas nécessiter une description détaillée. 1 - Dispositif automatique d'échange l'outil, constitué nr dex broche d cal es l'une par rapport à l'autre de 180 , un magasin d'outils pour changer les outils, un dispositif d'orientation pour la broche porte-outil, un dispositif de serrage utilisant le pivotement de la tête échangeuse pour serrer les outils et un mécanisme pour commander l'opération d'échange d'ottil, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme de trans- fission 14 Gui, agissant sur la broche porte-outil 3, sert en même temps à orienter cette dernière en vue de l'opération d'é- change d'outil et dans lequel deux roues à denture droite 15, 18 ainsi qu'une roue de manoeuvre 19 placée entre ces dernières, la uelle peut être mise hors de prise par un levier de manoeuvre 1, se trouvent en relation de travail entre elles. 2 - Dispositif automatique d'échange d'outil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, afin de permettre d'orienter la broche porte-outil 3 dans la même position à chaque échange, les roues droites 5, 18 présentent le même nombre de dents 3 - Dispositif automatique d'échange d'outil suint l'une de revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la roue droite 18 est relie de manière rigide à une roue conque 17 et en ce que cette dernière est munie d'un évidement coportant une rampe d'accès 2 dans laquelle vient en prise un levier d'arrêt 23 ui opre l'orientation. 4 - Dispositif automatique d'échange d'outil suivant l'une des revendictions 1 a ,, caractérisé en ce que la roue de manoeuvre 19 présente une partie terminale conique 20 qui se trouve en relation de travail avec une tige montée sur ressort 21, laquelle empêche la broche, une fois qu'elle est oriente, de tourner d'elle-même lors du processus de pivotement.