Brevet FR2391809A1 — publié le 19781222

L'invention concerne les centres d'usinage à broche rotative porte-outil montée dans une poupée mobile, comportant un magasin d'outils rotatif dont l'axe est perpendiculaire à celui de la broche rotative porte-outil, ledit magasin étant équipé de réceptacles d'outils d'axes parallèles à celui du magasin, un dispositif intermédiaire de prise d'un réceptacle d'outil et de basculement de celui-ci entre une position pour laquelle l'axe du réceptacle est parallèle à l'axe du magasin et une position pour laquelle 1'axe du réceptacle est parallèle à l'axe de la broche rotative porte-outil, et un bras mobile double d'échange d'outils monté de manière à pouvoir pivoter et se déplacer axialement sur un axe parallèle à l'axe de la broche rotative porte-outil. Le but de l'invention est de réaliser un tel centre d'usinage qui comporte un très grand nombre d'outils sans présenter un encombrement excessif. A cet effet, suivant l'invention, le magasin d'outils est formé de plusieurs plateaux circulaires fixés sur un arbre rotatif dont l'axe est celui du magasin, et en ce que le dispositif intermédiaire précité est monté à coulissement sur un guide qui est solidaire du support du magasin et qui s'étend dans une direction parallèle à l'axe du magasin au voisinage d'un point de la périphérie des plateaux circulaires. Grâce à cette disposition, on peut réaliser un magasin avec un nombre d'outils aussi grand vil'on le désire, sans avoir à augmenter le diamètre du magasin d'une manière prohibitive, puisqu'on peut prévoir autant de plateaux circulaires qu'il est nécessaire. De plus, le mécanisme d'échange d'outils proprement dit n'a pas besoin d'être rendu plus complexe, puisque c'est le dispositif intermédiaire de prise et de basculement d'outil qui se déplace sur son guide le long du magasin. Enfin, l'ensemble se prête bien à une commande automatique, notamment pour une machine à commande numérique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui montrent, a titre d'exemple, un mode de réalisation d'un centre d'usinage suivant l'invention. Sur ces dessins La fig. 1 est une vue en plan, avec des arrachements, de l'ensemble de la machine, La fig. 2 montre, à plus grande échelle, également avec des arrachements, la partie de la fig. 1 qui comporte le dispositif intermédiaire de prise d'un réceptacle et la partie correspondante du magasin. La fig. 3 est une vue de profil correspondante, avec des arrachements, observée dans la direction de la flèche III de la fig. 2. La fig. 4 est, à plus grande échelle, une coupe partielle du dispositif intermédiaire de prise d'un réceptacle, faite suivant la ligne IV-IV de la fig. 2, et La fig. 5 est, également a plus grande échelle, une vue de face du bras double d'échange d'outils, observée dans la direction de la flèche V de la fig. 2. Le centre d'usinage représenté sur la fig. 1 comporte essentiellement un banc 1, une table porte-pièce 2, un montant 3 une -poupée 4 avec une broche rotative horizontale porteoutil 5 (voir aussi fig. 5), et un magasin d'outils désigné dans son ensemble par 6. La table porte-pièce 2 coulisse sur des glissières horizontales 11, 12 du banc 1 sous l'action d'un dispositif de commande constitué par un écrou 13 qui est solidaire de ladite table et dans lequel est engagée une vis 14 tourillonnant dans le banc et entraînée en rotation par un moteur 15. Le montant 3 coulisse sur des glissières horizontales 21, 22 du banc 1 sous l'action d'un dispositif de commande constitué aussi par un écrou 23 solidaire dudit montant et dans lequel est engagée une vis 24 tourillonnant dans le banc et entraînée en rotation par un moteur 25. La poupée porte-outil 4 coulisse sur des glissières verticales 28, 25 du montant 3 sous l'action d'un dispositif de commande (non représenté) de tout type classique approprié. La broche rotative porte-outil 5 est entraînée en rotation par un moteur électrique 31. Le magasin d'outils 6 comporte plusieurs (trois dans cet exemple) plateaux circulaires 35, 36, 37 fixés sur un arbre horizontal 38 dont la direction-est perpendiculaire à celle de la broche porte-outils 5 et qui est monté à rotation dans des paliers 41, 42 portés par un bâti 43 du magasin. On peut faire pivoter l'arbre 38 au moyen d'un moteur électrique 45 qui attaque une vis sans fin 46 en prise avec une roue dentée 47 fixée sur ledit arbre. Chaque outil, par exemple l'outil 51, est rangé dans un réceptacle 52 fixé d'une manière amovible sur un plateau rotatif du magasin. A cet effet, chaque réceptacle est muni d'un tenon 53 (Voir aussi fig. 2) de section en forme de queue d'aronde dont les deux faces obliques 54, 55 peuvent s'engager; respectivement, contre une face inclinée 56 du plateau 35 du magasin et contre une face inclinée 57 d'un verrou mobile 58 solidaire d'une tige 59 montée à coulissement axial dans un alésage 61 du plateau 35 et soumise à l'action d'un ressort de rappel 62 qui sollicite ledit verrou vers la face inclinée 56 du plateau.Pour libérer le réceptacle 52, on peut dégager le verrou 58 au moyen d'un vérin hydraulique à simple effet 65 dont le cylindre 66 est porté par le bâti 43 du magasin, à un emplacement qui correspond à une zone de mise en place des outils dans le magasin et d-e présentation à un dispositif de reprise des outils. Le piston 67 du vérin 65 est soumis à l'action d'un ressort de rappel 68 et sa tige 69 est adaptée à repousser la tige 59 du verrou 58. L'échange des outils, c'est-å-dire, par exemple, le remplacement de l'outil 72 (fig. 1) monté dans le broche rotative porte-outil 5 par l'outil 51 porté par le plateau 35 du magasin se fait au moyen d'un ensemble d'organes qui comporte un dispositif intermédiaire de prise d'un réceptacle désigné dans son ensemble par 75 et un bras double d'échange d'outils 76. Le dispositif intermédiaire de prise d'un réceptacle 75 comporte un support basculant 81 (voir aussi fig. 3) porté par un chariot 82 qui peut coulisser, sensiblement à la hauteur de l'arbre 38 du magasin d'outils, sur des glissières horizontales 83, 84 solidaires du bâti 43 du magasin, de façon à pouvoir être amené sélectivement en regard de l'un quelconque des plateaux 35, 36, 37 du magasin. La commande des déplacements' de ce chariot est assurée par un système de deux vérins hydrauliques 86, 87 attelés l'un à l'autre en série. Le cylindre 88 du vérin 86 est solidaire du bâti 43 du magasin, tandis que sa tige de piston 91 est attachée à la tige de piston 92 de l'autre vérin 87 dont le cylindre 93 est fixé au chariot 82. les deux vérins sont alignés sur une direction parallèle aux glissières 83, 84 du chariot. Le support basculant 81 est du genre de celui décrit dans la demande d'addition française N 77 15626 au nom des mêmes demandeurs, de sorte qu'on ne va pas le décrire ici de nouveau très en détail. Il est monté à pivotement sur le chariot 82 au moyen d'un arbre vertical 95 qui porte une manivelle 96 articulée sur la tige 97 du piston 98 d'un vérin hydraulique 99 dont le cylindre 101 peut osciller, par son fond, sur un axe 102 porté par le -chariot 82 et parallèle à l'arbre 95. Le support basculant 81 est muni d'une pince 105 (voir aussi fig. 4) à deux mâchoires 106, 107 montées à pivotement sur ledit bloc au moyen de deux axes 108, 109 et sollicitées à s'éloigner l'une de l'autre par deux ressorts de rappel 111, 112, respectivement. On peut fermer la pince au moyen d'un vérin hydraulique 113 dont le piston 114 est relié à un galet 115 qui repousse les extrémités inclinées de deux prolongements recourbés 116, 117 des mâchoires 106 107. Les deux mâchoires l06,#I07 se términent par des becs 118, 119 qui s'accrochent derrière des rebords 121, 122 d'un tenon 123 en saillie sur le réceptacle 52. Comme décrit en détail dans l'addition précitée, chaque outil logé dans un réceptacle 53 est immobilisé dans ledit réceptacle par un verrou à ressort -124 (fig. 2). Le support basculant 81 peut occuper, soit une première position angulaire représentée en traits pleins sur les figs. 1 et 2 pour laquelle l'axe Xx du réceptacle est parallèle à la broche porte-outil 5 pour la phase d'échange des outils, soit une deuxième position à 900 de la première pour laquelle l'axe X'X' du réceptacle est parallèle à l'arbre 38 du magasin (comme représenté en traits interrompus sur la fig. 2) pour la prise ou la remise en place d'un outil dans le magasin. Lorsque le support basct- lant 81 se trouve dans sa première position, le verrou 124 peut être dégagé, pour libérer l'outil monté dans le réceptacle, par le piston 125 d'un vérin hydraulique 126 porté par le chariot 82 (fig. 2). Le bras double d'échange d'outils 76 est porté par un arbre 135 (figs. 1 et 2) qui peut coulisser et tourner dans un palier 136 porté par le montant 3. L'axe de cet arbre 135 se trouve à la hauteur de l'axe XX du réceptacle 52 en position d'échange d'outils et à égale distance de cet axe et de l'axe de la broche rotative porte-outil amenée à la mêrle hauteur par un déplacement convenable de la poupée 4 sur le montant. Le mouvement de translation de l'arbre 135 est assuré par un vérin hydraulique 137 dont le cylindre est fixé au montant 3 et dont le piston est relié audit arbre, tandis que son mouvement de rotation est assuré par un autre vérin hydraulique (non représenté) dont le cylindre est également porté par le montant et dont le piston est relié à une crémaillère 138 en prise avec un pignon denté 139 lié en rotation audit arbre. Les deux branches du bras d'échange d'outils 76 se terminent respectivement par deux pinces identiques 141, 142 (fig. 5). La pince 141, par exemple, comporte une mâchoire fixe 143 et une mâchoire mobile 144 solidaire d'une tige coulissante 145 rappelée par un ressort 146 vers la position de fermeture de la pince suivant une technique classique. Le fonctionnement de la machine est le suivant On va supposer, à titre d'exemple, que l'on est en train d'exécuter une opération d'usinage sur une pièce posée sur la table 2, au moyen d'un outil 72 monté dans le nez de la broche rotative porte-outil 5, le bras d'échange d'outils 76 étant en position rétractée et disposé verticalement, à 900 de la position représentée sur les dessins, on va supposer aussi que le prochain outil à utiliser est l'outil 51 porté par le premier plateau 35 du magasin d'outils 6. Pendant que se poursuit l'usinage avec l'outil 72, on va amener l'outil 51 dans une position d'attente à la portée du bras d'échange d'outils 76. A cet effet, on fait tourner l'arbre 38 au moyen du moteur 45 pour amener l'outil 51 a' la hauteur dudit arbre (s'il n'y est pas déåà), Avec le système de vérins 86, 87, que l'on raccourcit tous les deux au maximum, on amène le chariot 75 au droit du plateau 35 qui porte ltou- til sélectionné 51. Au moyen du vérin 99 (fig. 2), on fait pivoter le support basculant 81 dans le sens de la flèche f Ici, il convient de remarquer que le support basculant, à ce stade, ne porte pas de réceptacle, ainsi qu'on le comprendra plus loin.La pince ouverte 105 du support basculant s'engage sur le tenon 123 du réceptacle 52 (représenté en traits interrompus sur la fig. 2) qui renferme l'outil 51. A l'aide du vérin 113 (fig. 4), on ferme la pince 105. On alimente le vérin 65 (fig. 2) pour repousser le verrou 58 en vue de libérer ce réceptacle du magasin. Avec le vérin 99, on fait pivoter le support basculant 81, cette fois, dans le sens inverse de celui de la flèche f , pour l'amener dans la position représentée en traits pleins sur la fig. 2. L'axe géometrique commun de l'outil 51 et du réceptacle dans lequel il est fixé est donc passé de la position X'g' (fig. 2) à la position XX. On allonge au maximum les deux vérins 86, 87 (fig. 1) pour amener le chariot 75 à la portée du bras double d'échange d'outils 76.L'outil 51 se trouve maintenant dans sa position d'attente indiquée en traits pleins en 51 sur la fig. 2. Dès que l'opération d'usinage en cours avec l'outil 72 est achevée, on amène la poupée 4 au niveau pour lequel la broche porte-outil 5 se trouve à la hauteur de l'arbre 135 du bras d'échange d'outils et l'on recule le montant 3 de manière que le col de l'outil de broche 72 soit situé dans le même plan que le col de l'outil 51 en position d'attente. Avec le vérin 137, on fait coulisser l'arbre 135 de manière à amener le bras d'échange d'outils 76 dans ledit plan, s'il n'y est pas déjà. On fait pivoter l'arbre 135 dans le sens de la flèche fi (fig. 5) , ce qui amène les deux pinces 141, 142 du bras d'échange d'outils respectivement en prise avec les deux outils 72 et 51.Avec le vérin 126 (fig. 2) on dégage le verrou 124 de retenue de l'outil 51 dans son réceptacle, pendant qu'on libère aussi le système classique de retenue de l'outil 72 dans la broche. Avec le vérin 137 (fig. 1) on fait coulisser l'arbre 135 vers l'extérieur, c'est-à-dire dans le sens de la flèche f2 pour sortir simultanément les deux outils 72 et 51; respectivement, de la broche et du réceptacle. On fait pivo ter l'arbre 135 de 1800 sur lui-mme, puis on le fait coulisser, axialement dans le sens inverse de celui de la flèche f2 pour engager le nouvel outil 51 dans le nez de broche et l'ancien outil 72 dans le réceptacle 52 porté par le support basculant 81.On bloque l'outil 51 dans le nez de broche et l'on ramène le bras double d'échange d'outils en position verticale par pivotement dans le sens inverse de celui de la flèche fl (fig. 5). Dès lors, on peut déplacer le montant 3 et la poupée 4 pour commencer une opération d'usinage avec le nouvel outil 51. Pendant cette nouvelle opération d'usinage, on a tout le temps pour ranger outil 72 dans le magasin et pour mettre l'outil suivant en position d'attente. Si l'outil 72 doit être rangé sur le plateau 37, on n'a pas à déplacer le chariot 75. Il suffit, le cas échéant, d'indexer angulairement ledit plateau, puis de faire pivoter le support basculant 81 dans le sens de la flèche f (fig. 2) de manière à amener le réceptacle garni de l'outil 72 sur le plateau 37 où il se verrouille automatiquement par le verrou 58. On ouvre la pince 105 du support basculant de manière à pouvoir le faire pivoter dans le sens inverse de celui de la flèche o, sans qu'il emporte le réceptacle avec lui, pour pouvoir saisir un nouvel outil, soit sur le même plateau, soit sur un autre plateau 35 ou 36, après avoir amené le chariot 75 en regard du plateau considéré. On procède alors à la prise du nouvel outil dans le magasin par la succession des opérations déjà exposées en détail plus haut. Evidemment, si l'outil initial 72 avait dû être rangé, non pas sur le plateau 37, mais sur l'un des deux autres plateaux 35 ou 36, on aurait préalablement amené le chariot 75 en regard du plateau considéré. On remarquera que, lorsque les deux vérins 86, 87 sont allongés, le chariot 75 se trouve au droit du plateau 37 et, en même temps en position d'attente, que lorsque l'un d'eux est allongé et l'autre raccourci, le chariot se trouve en regard du plateau du milieu 36 et que, lorsque les deux vérins sont raccourcis, le chariot se trouve en regard du premier plateau 35. Les opérations d'échange d'outils peuvent être programmées et effectuées automatiquement, notamment s'il s'agit d'une machine à commande numérique. On utiliserait,à#cet effet, toute disposition classique appropriée qui n'a pas besoin d'être décrite ici. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté; on peut y apporter de nombreuses modifications, suivant les applications envisagées, sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. C'est ainsi que l'invention a été décrite dans son application à une machine à broche porte-outil horizontale, mais elle est applicable aussi à des machines à broche porte-outil verticale. REVENDICATIONS 1 - Centre d'usinage à broche rotative porte-outil montée dans une poupée mobile, comportant un magasin d'outils rotatif dont l'axe est perpendiculaire à celui de la broche rotative porte-outil, ledit magasin étant équipé de réceptacles d'outils d'axes parallèles à celui du magasin, un dispositif intermédiaire de prise d'un réceptacle d'outil et de basculement de celui-ci entre une position pour laquelle l'axe du réceptacle est parallèle à l'axe du magasin et une position pour laquelle l'axe du réceptacle est parallèle à l'axe de la broche rotative porte-outil, et un bras mobile double d'échange d'outils monté de manière à pouvoir pivoter et se déplacer axialement sur un axe parallèle à l'axe de la broche rotative porte-outil, caractérisé en ce que le magasin d'outils (6) est formé de plusieurs plateaux circulaires (35, 36, 37) fixés sur un arbre rotatif (38) dont l'axe est celui du magasin, et en ce que le dispositif intermédiaire précité (75) est monté à coulissement sur un guide (83, 84) qui est solidaire du support (43) du magasin (6) et qui s'étend dans une direction parallèle à l'axe du magasin à proximité d'un point de la périphérie des plateaux circulaires. 2 - Centre d'usinage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le magasin d'outils rotatif (6) est monté sur un support fixe (43) 3 - Centre d'usinage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le bras mobile double d'échange d'outils (76) est monté sur un organe (3) qui supporte la poupée mobile (4).