Brevet FR2373361A1 — publié le 19780707

La présente invention concerne une machine-outil comprenant une broche, munie d'un porte-outil, qui peut exécuter des mouvements ascendants et descendants, et un dispositif de sécurité pouvant interrompre l'avance de la broche quand un obstacle anormal se présente devant outil. Ce dispositif de sécurité autorise L'exécution à mains libres et sans danger de certaines catégories de travaux industriels ou artisanaux. Le terme d'obstacle anormal désigne ici,et dans la suite du texte,con ventionnellement, aussi bien un objet qu'une main ou un doigt de main inter pose anormalement ou accidentellement devant un outil en descente vers son objectif, c'est-a-dire une piece a usiner ou traiter. Certains dispositifs de commande de machineFoutils, notamment de presses pneumatiques ou hydrauliques,ne peuvent être mis en marche que par une action simultanée des deux mains de l'operateur de la machine pour éviter qu'il ne se blesse aux mains quand la machine est en marche. Cependant cette action augmente sa fatigue et elle n'est pas toujours bien tolérée par l'operateur. Elle est même gênante dans certaines catégories de travaux ou on souhaiterait avoir les mains libres. Sur une presse qui doit exécuter par exemple des travaux de rivetage ou de sertissage, de planage, de goupillage, de matriçage etc..., les outils proprements dits sont souvent de forme plus ou moins arrondie ou plate et ils ne blessent pas quand ils sont a l'arrêt, contrairement aux outils a extrémité tranchante ou pointue utilisés pour d'autres catégories de travaux. C'est seulement au moment de leur course d'approche vers la piece a usiner ou a traiter qu'ils deviennent vraiment dangereux car il faut éviter d'engager les mains ou les doigts entre l'outil et la piece. Or, dans certains travaux de série ou non répétitifs on désire parfois garder les deux mains libres, soit pour pouvoir manipuler la piece a usiner soit pour d'autres raisons. Le but de la présente invention est de résoudre ce probleme de garder les mains libres et de proposer des moyens interrompant l'avance de l'outil quand il vient buter sur un obstacle anormal placé sur sa trajectoire. Conformément a l'invention ce but est atteint au moyen d'un dispositif de sécurité pour machine-outil dont la broche.,munie d'un porte-outil,peut être mue en descente et en montez par au moins un vérin pneumatique et dans laquelle le porte-outil peut coulisser partiellement dans la broche, ce dispositif étant caractérisé en ce que le porte-outil est suspendu a une goupille transversale fixée dans la paroi cylindrique de la broche, en ce qu'il est traversé par un passage communiquant avec un circuit d'air comprimé de basse pression, ce passage pouvant être obturé par déplacement d'une lame perforée, solidaire de la broche, lorsque l'outil est arrêté par un obstacle anormal, des organes pneumatiques dudit circuit basse pression agissant alors pour faire remonter aussitôt la broche, ledit circuit de basse pression étant neutralisé quand l'outil a dépassé une distance de course déterminée correspondant à une distance de sécurité. Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels La figure 1 représente schématiquement une presse équipée d'un dispositif de sécurité selon l'invention. La figure 2 représente schématiquement un mode de réalisation d'un circuit pneumatique du dispositif selon l'invention. Les figures 3 et 4 représentent schématiquement et agrandie une partie du dispositif de sécurité de la figure 1. Pour illustrer la présente invention on a choisi comme machine-outil une presse équipée d'au moins un vérin pneumatique permettant d'actionner un organe d'approche tel qu'une broche 10. Cette broche 10 est disposéedans le corps de la presse et peut se déplacer axialement dans les sens descendant et ascendant. Dans la partie terminale Il de la broche existe une cavité 12 axiale et cylindrique dans laquelle peut coulisser une partie supérieure 14 d'un porteoutil 13. A travers un4vidementi5 du porte-outil, qui est a la fois diamétral et oblong dans le sens axial, est engagée une goupille 16 cylindrique qui est fixée par ses deux extrémités dans la paroi cylindrique de la broche 10. Le porte-outil est suspendu à cette goupille 16 dans la position montrée par la figure 1. Au-dessus du sommet du porte-outil 13 existe un espace libre qui communique par un canal 17 avec l'atmosphère extérieure. En outre dans la partie médiane 18 du porte-outil 13 est aménagé un passage 19 diamétral ayant une entrée 20 et une sortie 21 reliées respectivement par des tuyaux flexibles 22 et 23 avec un circuit pneumatique de basse pression 24 représenté par la figure 2. Une lame 25 de forme rectangulaire, plus haute que large, est fixée par un bord supérieur aminci dans une rainure 26 de la paroi cylindrique terminale de la broche. Son bord inférieur est plus épais que le bord supérieur et il est engagé dans une tranchée 27, de forme correspondante,du porte-outil; cette tranchée est parallèle au sens axial de déplacement du porte-outil et elle coupe donc perpendiculairement le passage 19 diamétral. Sur la figure 3, on peut voir qu'à la hauteur du passage 19, la lame 25 est perfordepar un trou 28,de sorte qu'elle peut laisser passer l'air venant du circuit basse pression 24. Sur la figure 4 on a montré que,quand la broche 10 avance et que le porte-outil 13 reste en arrêt, cette lame 25 descend dans la tranchée 27 et présente une partie pleine qui obture le passage 19. Entre le bord aminci supérieur et les parois de la partie de la tranchée 27 située au-dessus du passage 19, il existe un chemin de fuite 27a qui sert à décomprimer l'air du circuit pneumatique 24 arrivant par l'orifice 21, quand la lame 25 obture le passage 19. L'évidement 15 oblong permet au porte-outil d'effectuer des mouvements axiaux ascendants ou descendants dans la cavité 12 axiale de la broche 10, le mouvement ascendant amenant la paroi cylindrique terminale de la broche dans une gorge 29 circulaire où passe aussi la lame 25. Pour protéger cette lame et aussi pour éviter une introduction accidentelle d'un objet ou d'un doigt de main entre le porte-outil 13 et la paroi terminale de la broche, la gorge 29 et entourée par un bord circulaire 30 atteignant au moins la partie inférieure de la broche quand le porte-outil est suspendu à la goupille 16. Un outil de travail 33 peut être logé dans une cavité axiale aménagée dans la partie inférieure conique 31 du porte-outil et y être fixé à l'aide d'une vis 32. Par exemple cet outil 33 peut être une bouterolle pour rivetage. La figure I représente en dessous de la bouterolle un rivet 34 passant à travers les trous de deux plaquettes 37 et 38 qui doivent être assemblées. Les poids du porte-outil tel que décrit et de l'outil doivent être relativement faibles, de l'ordre de quelques centaines de grammes. La broche est,par ailleurs,en ce qui concerne sa partie supérieure,filetée et munie d'une butée 43 réglable en hauteur et qui comporte une partie chanfreinée 44. Cette butée 43 se règle par vissage sur la broche 10 et elle vient avec sa partie chanfreinée 44, vers la fin de la descente,quand la bouterolle a fait une course égale à une distance de sécurité D, au contact d'un galet 41 d'un organe pneumatique 40. Comme ce galet est porte par le bout d'un levier 39 qui peut tourner autour d'un axe fixe 39a, le levier 39 peut appuyer sur un bouton poussoir de l'organe pneumatique 40. Cet organe 40 fait partie du circuit 24 d'air à basse -pression qui sera décrit plus loin. La distance D correspond donc à la distance entre la partie chanfreinée et le point de contact du galet 41. Après cette distance la course restante doit être inférieure à l'épaisseur d'un doigt ; on règle donc la butée en conséquence. Pour protéger la butée 43 et éviter une introduction accidentelle des doigts de mains entre le galet 41 et la partie chanfreinée 44,le sommet de la presse est recouvert par un carter 42 cylindrique. Quand le carter 42 est mis correctement en place, corne cela est représenté sur la figure 2, son enveloppe repousse un galet 46 d'un organe pneumatique 45 qui est de même conception que l'organe pneumatique 40 et qui fait aussi partie du circuit 24 de basse pression. La figure 2 représente un mode de réalisation d'un circuit de sécurité 24 à air de basse pression associé à un circuit d'air haute pression 50 qui alimente le vérin de la presse décrite précédemment. Dans le circuit 50 haute pression, l'air provenant d'une source d'air haute pression passe successivement un filtre 60, une vanne d'arrêt 61, un détendeur 62 servant à régler la pression entre 1 et 7 bars,et un lubrificateur 63. Il arrive ensuite par une conduite 64 à une entrée 65 d'un distributeur 4/2 de référence 66. Ce distributeur 66 est piloté par la basse pression du circuit 24 arrivant aux deux entrées 67 et 68. En outre,le distributeur 66 est relié par deux conduites 69 et 70 au vérin 71 de la presse décrite précédemment et permettant au distributeur 66 de commander le sens de déplacement axial du vérin 71. A la sortie de la vanne d'arrêt 61,1'air haute pression arrive par une conduite 72 à un ensemble 73 à mano détendeur combiné avec un filtre où l'air est purifié et détendu à une basse pression comprise de préférence entre 0,3 et I bar. te circuit de sécurité pneumatique 24 proprement dit du présent dispositif utilise cet air de basse pression. Ce circuit 24 comprend une première conduite 74 reliée à l'entrée 67 du distributeur 66 piloté par la basse pression et,en dérivation sur cette conduite 74, une conduite connectée à une entrée d'un premier distributeur 3/2, de référence 75, qui est commandé par une pédale. Une sortie de ce distributeur 75 est reliée par une conduite 76 au tuyau flexible 22, branché sur l'entrée du passage 19 dans le porte-outil et à une entrée de l'organe pneumatique 40 qui est,de préférence,un deuxième distributeur 3/2. La sortie du passage 19 est reliée par un tuyau flexible 23 et une conduite 78 à une conduite 79,connectée à une sortie du deuxième distributeur 40. te point de jonction de ces conduites 78 et 79 est à son tour connecté par l'intermédiaire d'une conduite 80 à une entrée d'un troisieme distributeur 3/2 de référence 45. Ce distributeur 45#est organe 45 cité précédemment en liaison avec la figure 1. Sa sortie est branchée par une conduite 81 à l'entrée pilote 68 du distributeur 66. Le fonctionnement de la presse et de son dispositif de sécurité va maintenant être décrit pour une opération dé rivetage à l'aide de la bouterolle 33. Sur la figure 2 le circuit pneumatique est au repos, le carter 42 ayant été enlevé. Avant utilisation de la presse on le remet en place de sorte que le bouton poussoir 46 du distributeur 45 mette ev liaison les deux conduites 80 et 81. Comme il a été expliqué précédemment,on régle la distance D à l'aide de la butée 43 de façon que le galet 41 soit actionné quand l'extrémité de la bouterolle est à proximité immédiate du rivet, par exemple à 5 mm. On supposera maintenant la vanne 61 ouverte- et le distributeur 66 alimenté par la conduite 64 d'air haute pression. En appuyant sur la pédale du distributeur 75, l'air à basse pression est envoyé successivement dans la conduite 76, le tuyau flexible 22, le passage 19 du porte-outil en position haute, ressort par le tuyau flexible 23, passe dans les conduites 78, 80, puis par le distributeur 45 et arrive,par la conduite 81,à l'entrée 68 du distributeur 66 dont l'autre entrée 67 est aliments directement par la conduite 74 en air basse pression. Les pressions d'air exercées aux entrées 67 et 68 mettent le distributeur en position d'alimenter le vérin 71 par la conduite 70, de sorte que la broche 10 déscende avec le porte-outil 13 suspendu à la goupille 16. En l'absence d'obstacle anormal l'extrémité de la bouterolle parcourt d'abord la distance D, puis le galet 41 est repoussé et le distributeur 40 laisse passer l'air à basse pression venant par la conduite 76, en court-circuitant le passage 19 dans le porte-outil 13 et la conduite 78. Le distributeur 45 continuera à alimenter normalement le vérin 71 en faisant descendre la broche. L'outil 33 peut ainsi continuer son approche vers le rivet 34 jusqu'à ce que son extrémité appuie sur lui. Ensuite la paroi de la broche 11 à l'intérieur de la cavité 12 entre en contact avec le sommet 14 plat du porte-outil 13 et applique la pression, totale de la broche pour effectuer le rivetage. Cependant si un obstacle anormal se présente devant l'outil en descente, celui-ei s'arrêtera à son contact par suite de la résistance opposée,méme si c'est un doigt, car le porte-outil 13 coulissera dans la cavité 12 de la broche pendant un court instant qui est le temps nécessaire pour permettre au dispositif de sécurité faire remonter la broche 10. En effet pendant ce court instant la broche 10 continue de descendre d'une courte distance, de tordre de 3 mm, en entraînant la lame 25 de sorte que celle-ci vient obturer le passage 19 dans le porte-outil 13 par une partie pleine. Comme le distributeur 40 est également fermé côté entrée d'air il nty aura plus d'alimentation en air basse pression à l'entrée 68 du distributeur 66, l'air contenu dans les conduites 80 et 81 s'échappant par le chemin de fuite 27a. Le distributeur 66 dévie alors l'air à haute pression dans la conduite 69, ce qui fait remonter le vérin ainsi que la broche au point haut de départ. Avec un tel circuit on peut observer que quelle que soit la période du cycle de travail,le relâchement de la pédale provoque la remontée immédiate de la broche. En cas de baisse de pression brutale ou progressive, le vérin de la presse, qui ne fonctionne que sous une pression déterminée par exemple supérieure à 1 bar, s'immobilisera bien avant que le circuit de basse pression ne fonctionne plus. Toute rupture ou obstruction de conduites à basse pression immobilisera la presse au point haut puisque les entrées 67 et 68 ou l'une des deux du distributeur 66 piloté par pression ne seront plus alimentées. Pour que le présent dispositif soit efficace il faut évidemment que la vitesse de descente du porte-outil avec son outil et le poids total de ceuirci ne dépassent pas des valeurs limites. En pratique,ils seront à ajuster à des valeurs telles que,lors de leur descente, la pression de contact exercée par l'outil sur un doigt ou une partie de la main ne se manifeste au plus que par une empreinte instantanée non blessante. La vitesse d'approche peut être celle usuelle pour ce genre de travail. il va de soi que ce dispositif ne peut être adapté tel quel à des outils pointus ou tranchants qui ne sont pas protégés eux mêmes pendant leur# descente. Tel que décrit,il peut surtout être utilisé pour des presses à outils non blessants, par exemple à extrémité arrondie ou plate, et pour exécuter des travaux du genre rivetage, planage de pièces, sertissage, emmanchement, goupillage ou utilisant des matrices et des poinçons et des travaux similaires. Un avantage économique de ce dispositif de sécurité est dû a ce qu'il n'est pas tributaire d'un circuit électrique, ce qui simplifie considérablement sa conception. Un autre avantage est que le dispositif de sécurité peut fonctionner avec le même fluide que le vérin Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et-ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de sécurité pour machine-outil comprenant une broche munie d'un porte-outil pouvant être mue en descente et en montée par au moins un vérin pneumatique, le porte-outil pouvant coulisser dans la broche, caractérisé en ce que le porte-outil est suspendu à une goupille transversale fixée dans la paroi cylindrique de la broche, qu'il est traversé par un passage communiquant avec un circuit d'air comprimé de basse pression, ce passage étant obturé par déplacement d'une lame perforée, solidaire de la broche, lorsque outil est arrêté par un obstacle anormal, des organes pneumatiques dudit circuit basse pression agissant alors pour faire remonter aussitôt la broche, ledit circuit de basse pression étant neutralisé quand l'outil a dépassé une distance de course déterminée (D) correspondant à une distance de sécurité. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la goupille traverse un évidement à la fois diamétral et oblong dans le sens axial du porte-outil, ce qui permet à la broche et à ladite lame de continuer la descente lorsque l'outil est arrêté par ledit obstacle jusqu'à fermeture dudit passage. 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit basse pression comprend un organe distributeur 4/2 piloté sur deux entrées par la basse pression et alimentant par au moins deux conduites à haute pression ledit vérin pneumatique. 4. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 3, carac térisé en ce que ledit distributeur 4/2 est piloté sur une entrée par la basse pression en provenance d'un détendeur de l'air haute pression qui alimente ledit vérin. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 3 et 4, caractérisé en ce que ledit distributeur 4/2 est piloté sur l'autre entrée par la basse pression en provenance dudit détendeur, l'air passant ensuite successivement dans un premier organe distributeur 3/2 commandé par pédale, par ledit passage dans le porte-outil quand il est ouvert, sinon par un deuxième organe distributeur 3/2 commandé en fonction de la position d'une butée réglable de la broche, et par un troisième organe distributeur 3/2 commandé en fonction de la position d'un carter recouvrant ladite butée. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 5, carac térisé en ce que ledit passage dans le porte-outil possède une entrée reliée à une entrée dudit deuxième distributeur 3/2 et une sortie reliée à la sortie dudit deuxième distributeur 3/2. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, carac térisé en ce que la fonction de la lame est neutralisée quand l'outil a dépassé la distance (D), réglable par ladite butée, l'air basse pression passant alors par ledit deuxième distributeur 3/2. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérise en ce que la valeur de la pression dans ledit circuit d'air basse pression est comprise entre 0,3 et 1 bar. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 7, caractérisé en ce que le sens de déplacement de la lame est parallèle à celui de la broche et du porte-outil. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 7, 9, caractérisé en ce que la lame se déplace à l'intérieur d'une tranchée du porte-outil qui coupe perpendiculairement ledit passage dans le porte-outil. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 7, 9, 10, caractérisé en ce que la lame comporte une partie amincie laissant un chemin de fuite à l'air en retour vers ladite sortie du passage quand la lame obture le passage dans le porte-outil par une partie pleine. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 1, 9, 10, 11 carac térisé en ce que le porte-outil comporte une gorge circulaire dans laquelle passe ladite lame et dont le bord circulaire s'élève jusqu'à atteindre en hauteur la paroi terminale de la broche, quand le porte-outil est suspendu à ladite goupille transversale.