Brevet FR2366097A1 — publié le 19780428

L'invention concerne les dispositifs de présentation et de rangement d'outils dans des. réceptacles de magasins mobiles pour machines-outils # changement automatique d'outils, telles que, par exemple, des fraiseuses-aléseuses ou des centres d'usinage. Les magasins d'outils peuvent être de différents types, par exemple, circulaires, rectilignes ou à chaines. Dans des dispositifs connus de présentation et de rangement d'outils, les réceptacles de rangement des outils dans le magasin sont montés basculants autour d'axes portés par ledit magasin, de manière à pouvoir occuper, sélectivement, soit une position de rangement, soit une position de présentation ou de reprise d'un outil en coopération avec des moyens d'échange d'outils. Les mouvements d'indexage du-magasin, par exemple des mouvements de pivotement s'il s'agit d'un magasin circulaire, ne peuvent être effectués que si tous les réceptacles sont en position de rangement, ce qui est une cause de perte de temps dans l'exécution d'un cycle complet de changement d'outils. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de présentation et de rangement d'outils qui ne présente pas cet inconvé- nient des dispositifs connus. A cet effet, suivant l'invention, les réceptacles de rangement des outils sont fixés d'une manière amovible sur le magasin qui, à cet effet, comporte des moyens de positionnement et de blocage desdits réceptacles en position de rangement, tandis qu'un support basculant unique adjacent au magasin, dans une zone de présentation et de rangement des outils, est muni de moyens de prise d'un réceptacle dans le magasin et peut occuper, sélectivement, soit une position de coopération avec le magasin pour la prise d'un outil ou pour son rangement, soit une position de coopération avec des moyens d'échange d'outils pour la présentation d'un outil ou sa reprise. Grâce à cette conception particulière, il devient possible de faire mouvoir le magasin pendant que l'un des réceptacles est sorti dudit magasin et se trouve dans la zone de présentation d'un outil où les moyens d'échange d'outils sont alors en action, ce qui permet, par conséquent, un certain gain de temps dans le cycle complet d'un changement d'outils. De plus, on réalise une simplification de la structure du magasin, puisque ce dernier ne comporte plus un système de basculement pour chacun des réceptacles, le système de basculement étant unique et situé en dehors du magasin. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation d'un dispositif de présentation et de rangement d'outils suivant l'invention appliqué à une fraiseuse-aléseuse à magasin d'outils circulaire. Sur ces dessins la figure 1 est une vue de profil de la partie de la poupée porte-broche d'usinage de la machine sur laquelle sont montés le magasin d'outils et le dispositif d'échange d'outils, le support basculant étant en position de rangement ou de prise d'un outil dans le magasin; la figure 2 est une vue de face correspondante sur laquelle, pour des raisons de clarté, on n'a pas représenté le support basculant et les organes annexes; la figure 3 est, à plus grande échelle, une coupe partielle faite suivant la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 est une coupe horizontale faite suivant la ligne IV-IV de la figure 3; et la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 3, mais dans laquelle le support basculant est en position de présentation d'un outil. La fraiseuse-aléseuse à changement automatique d'outils représentée seulement partiellement sur les figures 1 et 2 comporte une poupée 1 dans laquelle est montée une broche porte-outil rotative horizontale 2. Sur la face supérieure de la poupée 1, est monté un magasin d'outils 5 qui est de forme circulaire et qui peut pivoter autour d'un axe vertical 6 sous l'action d'un dispositif de commande de tout type classique approprié (non représenté). Chaque outil, tel que 11, est rangé dans un réceptacle ou pot 12 fixé d'une manière amovible sur la partie marginale supérieure plane du magasin circulaire 5 par des moyens de positionnement et de blocage. Les moyens de positionnement sont constitués par un pion cylindro-conique de centrage 15 (figures 3 et 4) fixé au magasin par une vis 16 et sur lequel s'engage un alésage 17 pratiqué dans le fond plan du pot 12, et par une nervure tronconique d'orientation 18 qui suit le bord du magasin et contre laquelle s'appuie une nervure conjuguée 19 du fond du pot. Les moyens de blocage sont constitués par un verrou 22 monté à coulissement dans un alésage 23 du magasin et soumis à l'action d'un ressort hélicoïdal de compression 24.L'extrémité extérieure du verrou 22 présente un élément incliné 25 qui appuie sur la face supérieure d'un élé- ment incliné conjugué 26 formé par la face supérieure d'une bride 27 faisant corps avec la base du pot. On peut dégager le verrou 22 à l'encontre de la force du ressort 24 au moyen d'un vérin à fluide sous pression 31 fixé à un support 32 solidaire de la poupée 1; le piston 33 du vérin agit sur un bras 34 d'un levier à deux bras 35 dont l'autre bras 36 est engagé dans un alésage 37 du verrou 22; la partie centrale 38 du levier à deux bras pivote dans un logement 39 du magasin ou elle est retenue par une bride annulaire 41 fixée par des vis 42. Chaque outil 11 est retenu dans le réceptacle 12 par un verrou 51 monté à coulissement dans un alésage 52 dudit réceptacle de direction orthogonale à l'axe 56 du pot et, par conséquent, de l'outil qui y est monté. Ce verrou est cylindrique et présente une partie rétrécie 53 qui est raccordée à la surface extérieure par deux parties tronconiques 54, 55. La partie 54 coopère avec le fond d'une gorge 57 pratiquée dans la queue 58 de l'outil, sous l'action d'un ressort 58 de rappel du verrou. Le pot 12 peut être amené de la position verticale de rangement et de stockage d'outil dans le magasin représentée sur la figure 3 à la position horizontale de présentation ou de reprise d'un outil représentée sur la figure 5, au moyen d'un support basculant unique 61 situé contre le magasin dans une zone de présentation et de rangement des outils. Le support basculant 61 est monté à pivotement sur un arbre horizontal 62 qui est presque tangent au magasin et qui est monté dans deux supports 63, 64 fixés sur le dessus de la poupée 1. On peut faire basculer le support 61 de l'une quelconque à l'autre de ses deux positions au moyen d'un vérin à fluide sous pression 66 dont le cylindre 67 peut pivoter sur un axe 68 porté par le support 32 et dont la tige de piston 68 est terminée par une chape 69 articulée, par un axe 71, sur l'extrémité d'un bras 72 solidaire du support basculant 61. Le support basculant 61 est muni de moyens de prise d'un réceptacle constitués par un vérin 75 solidaire dudit support et dont la tige mobile de commande 76 est terminée par un renflement 77 engagé dans une rainure à fond élargi 78, de section en forme de "T" dans l'exemple, pratiquée dans le réceptacle 12, dans une direction parallèle au bord circulaire du magasin, c'est-à-dire dans la direction du mouvement du magasin dans la zone précitée. Le support basculant 61 présente une surface d'appui cylindrique 81 coaxiale au magasin lorsque ledit support occupe la position représentée sur la figure 3 et contre laquelle porte une surface cylindrique d'appui conjuguée 82 du réceptacle lorsque le vérin 75 est alimenté dans le sens de la rentrée de sa tige de piston 76. Dans l'autre position du support basculant 61 (figure 5), le verrou 51 de retenue de l'outil dans le réceptacle se trouve juste en regard d'un vérin 85 de libération de l'outil dont la tige de piston 86 peut repousser le verrou 51 à l'encontre de la force de son ressort de rappel 58. Le vérin 85 est solidaire du support 64 porté par la poupée. Lorsque le support basculant est dans la position de la figure 5, on peut procéder à l'échange des outils portés par ce support et par la broche 2 de la machine, respectivement, au moyen d'un système de transfert d'un type classique qui comporte un levier à deux bras 91 (figures 1 et 2) terminés par deux pinces 92, 93, respectivement. Le levier 91 peut effectuer un mouvement de coulissement axial et un mouvement de pivotement autour d'un axe horizontal 95 situé à égale distance entre l'axe de la broche porteoutil 2 et l'axe 96 de l'outil porté par le support basculant, de manière à pouvoir occuper, soit la position angulaire verticale représentée sur la figure 2, soit la position située à 1800 de celle-ci, soit encore la position horizontale de repos représentée en traits mixtes.Les mouvements de pivotement et de coulissement de ce levier à deux bras sont commandés par un vérin hydraulique de type connu 98 (non représenté en détail). Le fonctionnement de l'ensemble pour un cycle complet de changement d'outil est le suivant Le magasin d'outils 5 comporte (n+l) cases ou emplacements de réception d'un pot 12, ces case; sont numérotées de n O 1l à "n". Au départ, il n'y a pas de réceptacle d'outil dans la case "0". Dans les autres cases, chaque réceptacle peut recevoir un outil; les outils ne sont pas codés; chaque outil, après utilisation, revient dans la case numérotée qu'il a quittée. On va supposer que le cycle commence avec un outil "a" (figure 1) dans la broche 2 de la machine et qu'il s'agit de le remplacer par un outil "b" actuellement rangé dans la case "b" du magasin 5. La case "a" du magasin est donc vide actuellement et, dans la case "0", il y a un réceptacle d'outil vide, comme on le comprendra mieux plus loin. On peut diviser le cycle en trois parties, a savoir "A" : présélection; B : changement d'outil; et "C" : dépose d'outil. nA: :présélection a. Le magasin 5 tourne pour amener le réceptacle 12 qui contient l'outil portant le numéro "b" dans la zone de présentation d'outil, c'est-à-dire devant le support basculant 61. b. Le vérin 31 (figure 3) est alimenté de manière à provoquer son allongement pour assurer le dégagement du verrou 22 et débloquer le réceptacle 12 du magasin. c. Le vérin 75 est alimenté de manière à provoquer son raccour cissement pour rendre le réceptacle 12 solidaire du support basculant 61. "B" : changement d'outil 1. On-dégage l'outil "a" de la pièce en cours d'usinage, on arrête la broche porte-outil 2 et on l'indexe dans sa position angu laire de référence ainsi qu'il est classique. 2. On commande la rentrée de la tige 68 du vérin 66 pour faire pivoter le support basculant 61 dans le sens de la flèche f de la position qu'il occupe sur la figure 3 à la position qu'il occupe sur la figure 5, de manière a amener le réceptacle 12 et l'outil "b" en position de présentation. 3. Le levier à deux bras de transfert d'outil occupe actuellement sa position angulaire horizontale de repos représentée en traits mixtes en 91A sur la figure 2; on le fait pivoter de 900 dans le sens de la flèche fl pour que ses pinces 92 et 93 saisissent respectivement l'outil "b" présenté par le réceptacle en posi tion horizontale 12A (voir aussi figure 1) et l'outil "a" actuellement dans la broche porte-outil 2. 4. On assure le blocage des outils dans les pinces 92, 93 par des dispositifs habituels (non représentés). 5. On débloque simultanément l'outil dans le réceptacle "b" par dégagement du verrou 51 (figures 3 et 4) sous l'action du vérin 85 et l'outil "a" dans la broche par des moyens classiques également non représentés. 6. On extrait simultanément l'outil "b" du réceptacle et l'outil "a" de la broche, par un déplacement axial du levier à deux bras de -transfert 91 dans le sens de la flèche f2 (figure 1). 7. On fait pivoter le levier à deux bras 91 de 1800. 8. On le déplace axialement dans le sens opposé à celui de la flèche f2 (figure 1) de manière à engager l'outil "b" dans la broche porte-outil 2 et à remettre, en même temps, l'outil "a" dans le réceptacle 12A qui contenait l'outil "b". (Les récep tacles 12 ne sont pas individualisés; ce sont les outils et les cases du magasin qui portent des numéros de repérage). 9. On bloque simultanément l'outil "a" dans le réceptacle 12A en relâchant le vérin 85 (figures 3 et 4) qui laisse le verrou 51 se refermer sous l'action de son ressort de rappel 58, et l'outil "b" dans la broche 2 par les moyens classiques. 10. On libère les systèmes de blocage des deux pinces 92, 93 sur les deux outils. 11. On fait pivoter le levier à deux bras de transfert 91 de 900 dans le sens opposé à celui de la flèche fl (figure 2) pour le ramener en position horizontale d'attente 91A. 12. Au cours des opérations 3 à 11 incluse, on a effectué a. la rentrée de la tige 33 du vérin 31 (figure 3); b. la rotation du magasin 5 jusqu'à ce que la case "a" se soit présentée devant le support basculant 61; c. la sortie de la tige 33 du vérin 31. 13. On alimente le vérin 66 de manière à faire sortir sa tige 68 pour faire pivoter le support basculant 61 de 900 dans le sens opposé à celui de la flèche f et ramener le pot 12 qu'il porte en position verticale sur le magasin. 14. On remet la broche porte-outil-2 en rotation et l'on embraye les mouvements d'avance de la machine pour reprendre le travail d'usinage. "C" : dépose d'outil a. On libère du support basculant 61 le réceptacle contenant l'outil "a" en provoquant l'allongement du vérin 75 (figures 3 et 4). b. On fait rentrer la tige 33 du vérin 31 pour permettre au ressort 24 d'engager le verrou 22 sur l'embase du réceptacle 12 pour bloquer ce dernier sur le magasin 5. Le cycle complet d'échange d'outils est terminé. On remarquera que, au départ d'une opération d'usinage, s'il n'y a pas d'outil dans la broche 2 de la machine, le cycle de mise en place du premier outil dans la broche se déroule de la même manière que pour un échange d'outil; on effectue simplement le remplacement d'un outil fictif portant le numéro "0". Au départ du cycle, la case "O" du magasin est vide, tandis qu'à la fin, c'est la case "b" qui est vide et dans la case "0" se trouve un réceptacle sans outil. Pour enlever le dernier outil de la broche, il suffit d'appeler l'outil "O"; le réceptacle disponible dans la case "0"~dru magasin recevra le dernier outil. Si l'on compare le dispositif de la présente invention aux dispositifs connus dans lesquels les réceptacles basculants sont montés à demeure sur le magasin, on se rend compte que, dans ces derniers, la rotation du magasin ne peut s'effectuer que si tous les réceptacles ont été ramenés en position de stockage. Si l'on reprend le cycle décrit plus haut, pendant l'opération n0 7 de pivotement de 1800 du levier à deux bras de transfert d'outils, il faudrait, avec le système classique - faire remonter le réceptacle de l'outil "b" en position de stockage; - faire tourner le magasin jusqu'à la position "a"; - faire pivoter vers le bas le réceptacle de l'outil "a" pour l'amener en position de présentation. Or, ces trois derniers mouvements prennent beaucoup plus de temps que le pivotement de 1800 des pinces, de sorte que le cycle est plus long qu'avec la conception suivant l'invention. 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, par exemple : - que le magasin d'outils pourrait être d'un autre type que circulaire pivotant, par exemple linéaire ou à charnu; - que les moyens de positionnement et de blocage des réceptacles sur le magasin pourraient être tout autres que ceux décrits et représentés; - que le support basculant, au lieu d'être monté à pivotement, pourrait être monté différemment, par exemple dans des glissières ou sur un système de leviers articulés; - que les moyens de prise du réceptacle par le support basculant pourraient être conçus d'une toute autre manière que celle décrite et représentée; - que l'axe du magasin pourrait être horizontal pour une machine à axe de broche vertical. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de présentation et de rangement d'outils dans un magasin mobile pour machine-outil à changement automatique d'outils, dans lequel le magasin est muni de réceptacles de rangement des outils, caractérisé en ce que les réceptacles (12) de rangement des outils (11) sont fixés d'une manière amovible sur le magasin (5) qui, à cet effet, comporte des moyens de positionnement (15,18) et de blocage (22) desdits réceptacles en position de rangement, tandis qu'un support basculant unique (61) adjacent au magasin, dans une zone de présentation et de rangement des outils, est muni de moyens (77) de prise d'un réceptacle dans le magasin et peut occuper, sélectivement, soit une position de coopération avec le magasin pour la prise d'un outil ou pour son rangement, soit une position de coopération avec des moyens d'échange d'outils (91) pour la présentation d'un outil ou sa reprise. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de prise d'un réceptacle sont constitués par un vérin (75) dont la tige mobile de commande (76) est terminée par un renflement (77) qui s'engage dans une rainure à fond élargi (78) pratiquée dans chaque réceptacle (12) dans la direction du mouvement du magasin (5) dans ladite zone de présentation et de rangement des outils. 3.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de positionnement d'un réceptacle sur le magasin sont constitués, sur l'un (5) de ces deux organes, par un pion cylindrique de centrage (15) et une nervure d'orientation (18) qui coopèrent, respectivement, avec un alésage (17) et une nervure (19) conjugués de l'autre organe (12). 4.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de blocage d'un réceptacle (12) sur le magasin (5) sont constitués par un verrou mobile (22) qui est monté sur le magasin (5) et dont un élément incliné (25) vient se coincer contre une face inclinée conjuguée (26) du réceptacle (12). 5.- Dispositif suivant la reverdication 1, caractérisé en ce que le support basculant (61) est monté à pivotement sur un axe (62) qui est parallèle à la direction du mouvement du magasin (5) dans la zone de présentation et de rangement des outils. 6.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque réceptacle (12) comporte un verrou (51) de retenue de l'outil (11) placé dans ledit réceptacle, tandis qu'un dispositif (85,86) de libération de l'outil, situé dans la zone de présentation, est capable de dégager ledit verrou lorsque le support basculant (61) est en position de coopération avec les moyens d'échange d'outils. 7.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le magasin est constitué par un plateau circulaire (5) dont une face porte, sur sa partie marginale, les moyens de positionnement (15,18) et de blocage (22) des réceptacles (12) dont les axes sont parallèles à l'axe (6) du magasin (5), tandis que l'axe (62) du support basculant (61) est orthogonal à l'axe du magasin. 8.- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le verrou (51) de retenue d'un outil (11) dans un réceptacle (12) est monté à coulissement dans ledit réceptacle dans une direction orthogonale à l'axe (56) dudit réceptacle et est sollicité vers sa position active par un ressort de rappel (58), tandis que le dispositif de libération de l'outil comporte un vérin (85) situé dans la zone de présentation des outils et dont l'organe mobile d'actionnement (86) est adjacent audit verrou qu'il peut repousser à l'encontre du ressort de rappel lorsque le support basculant (61) est en position de coopération avec les moyens (91) d'échange d'outils. 9.- Machine-outil à changement automatique d'outils, telle que, par exemple, fraiseuse,aléseuse, ou centre d'usinage, comportant un dispositif de présentation et de rangement d'outils dans un magasin mobile tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 8.