Brevet FR2460749A1 — publié le 19810130

La présente invention se rapporte à un maga- sin plateau utilisé en tant que magasin d'outils d'une perceuse ou fraiseuse universelle, comprenant un plateau qui tourillonne sur la machine, au-dessus de la poupée porte-broche, dans un plan horizontal, une série de por- te-outils en forme de pince répartis le long du bord ex- térieur du plateau avec un pas de division prédéterminé et un servomoteur qui fait tourner le magasin plateau autour de son axe, par pas qui sont déterminés par le pas de division des porte-outils, par l'intermédiaire d'un mécanisme à croix de Malte. Les magasins plateaux sont utilisés sous un grand nombre de formes de réalisation différentes. dans les machines-outils, notamment dans les unités d'usinage. Une caractéristique commune à tous ces magasins consiste dans le fait que le magasin tourne autour de son axe cen- tral, sur un support ou sur le bâti de la machine et que les outils sont tenus dans des porte-outils en forme de pince, le long du bord extérieur du plateau, avec un pas de division prédéterminé. C'est ainsi que, par exemple, on connait une perceuse-fraiseuse comportant un poste d'usinage (brevet DE-PS 1 477 492) qui comprend un maga- sin d'outils revêtant la forme d'un plateau et qui porte les différents outils nécessaires dans le poste d'usina- ge. Lorsque le magasin d'outils a tourné d'un angle qui est prédéterminé, par exemple par le programme de la ma- chine, l'outil sélectionné est mis en place dans la bro- che de la machine. Les différents outils sont tenus le long du bord extérieur du magasin plateau de telle mani- ère que leur fat libre soit coaxial à l'axe de rotation vertical des broches. La tête porte-brochesest une t9te revolver double dont un outil se trouve dans la position d'usinage et dont l'autres orienté sur le m8me axe, est placé dans une position de changement d'outil. Pour évi- ter d'avoir à utiliser un changeur d'outils distinct entre le magasin d'outils et la broche placée en position de changement d'outil, le magasin d'outils peut se déplacer en translation parallèlement à l'axe de rotation de la broche placée en position de changement d'outil, dans un plan perpendiculaire à son propre axe de rotation, de sorte que l'un de ses porte-outils peut être amené à une position coïncidant avec l'axe de la broche. De cette façon, le changement d'outil peut s'effectuer par déplacement de l'ensemble du magasin sans qu'il soit né- cessaire de prévoir un dispositif changeur d'outils par- ticulier. Pour amener l'outil désiré dans la position de changement d'outil dans le magasin, il est prévu sur le carter de la machine un moteur électrique dont l'arbre denté entraîne la roue menante d'un méoanisme à croix de Malte par ltintermédiaire d'un réducteur à roue et vis sans fin. Cette roue menante présente sur sa surface frontale extérieure, en position décentrée par rapport à son axe de rotation, un doigt d'entrafnement ainsi qu'un organe de verrouillage possédant une surface périphérique en arc de cercle. La croix de Malte de ce mécanisme est constituée par un disque monté coaxialement sous le ma- gasin plateau et qui présente des échancrures curvilignes. en nombre égal au nombre des porte-outils et disposées à intervalles réguliers. Bien que, dans cette machine à fraiser et percer connue, il ne soit pas nécessaire de prévoir un changeur d'outil séparé, cette suppression du changeur dtoutiJl-est cependant obtenue avec une dépense de moyens techniques supplémentaires extrêmement élevée. C'est ainsi que, par exemple, la tête porte- broches doit être construite pour comporter deux broches orientées l'une en sens inverse de l'autre. Par ailleurs, il est nécessaire de prévoir un entraînement supplémen- taire pour le déplacement horizontal de l'ensemble du magasin d'outils. Finalement, le magasin représente au total un organe lourd, généralement réalisé en fonte, 3_5 dont l'usinage est compliqué et qui, en raison de sa gran- de inertie, exige pour ses différents déplacements des mécanismes puissants. Dans une autre fraiseuse déjà connue (demande de brevet EP-OS 000 1 218), le magasin d'outils, également réalisé sous la forme d'un plateau, est monté sur le bd- ti de la machine, latéralement à la t4te porte-broches verticale, pour tourner autour d'un axe central horizon- tal. Les outils, qui sont montés le long le long de son bord extérieur dans une série de porte-outils sont donc orientés horizontalement de sorte que, pour le changement d'outil, il est nécessaire de prévoir un dispositif chan- geur d'outils distinct. Le servo-mécanisme d'entra nement de ce magasin plateau comprend une roue dentée de grand diamètre disposée coaxialement au plateau et un mécanis- me à crémaillère dont le pignon agit sur cette roue den- tée par l'intermédiaire d'un accouplement à roue libre. Cette machine présente elle aussi l'inconvénient d'une dépense de moyens techniques relativement grande. Cette observation est particulièrement valable en ce qui con- cerne le poids du magasin plateau, ce qui est à imputer à la constitution monobloc du magasin plateau qui est formé d'une pièce de fonderie ainsi qu'au mécanisme d'en- tratnement en rotation de type pneumatique et relative- ment compliqué. - Le but de l'invention est de perfectionner un magasin plateau utilisé en tant que magasin d'outils pour une perceuse ou fraiseuse universelle, du genre dé- fini au début du présent mémoire, de manière à permettre de simplifier sa fabrication, de réduire son poids et, également de ce fait, de réduire la taille des mécanis- mes d'entratnement, et ceci sans préjudice de la préci- sion du positionnement. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que le plateau du magasin est composé de deux plaques planes reliées rigidement entre elles à un écar- tement prédéterminé, qui présententYle long de leur bord extérieur circulaire, des échancrures en forme de pince, constituant ensemble des porte-outils, et qui sont rigi- dement solidaires du palier central en rotation, par le fait que l'un des plateaux constitue le disque annulaire qui présente le long de son bord intérieur, alternative- ment les fentes radiales et les échancrures semi-circu- laires du mécanisme à croix de Malte, et par le fait que l'arbre de sortie du servomoteur est accouplé à la roue menante du mécanisme à croix de Malte dont le doigt d'en- tratnement, placé en position décentrée, coopère avec les fentes radiales du disque annulaire et dont la partie de verrouillage et de guidage réalisée sous la forme d'un segment de couronne, coopère avec les échancrures semi- circulaires du disque annulaire. La division du plateau en deux plaques de t8le distinctes qui peuvent 9tre fabriquées, par exemple sous la forme de simples pièces de forme découpées ou embou- ties en métal laminé, apporte l'avantage d'une économie considérable de matière comparativement aux magasins plateaux habituels constitués par des pièces de fonderie monoblocs. Etant donné que chaque plaque de tale présente le long de son bord extérieur une échancrure distincte en forme de pince pour chaque outil et que les deux pla- ques de t8le sont reliées rigidement entre elles à un certain écartement mutuel, le plateau possède une grande rigidité et une longueur axiale suffisante pour assurer à chaque outil une fixation sure. En raison du poids considérablement réduit du magasin plateau, on peut uti- liser comme groupe d'entraînement un moteur électrique relativement petit (moteur d'essuie-glace) dont l'arbre de sortie peut 8tre directement couplé à la roue menante du mécanisme à croix de Malte sanà nécessiter de réduc- teur intermédiaire. La suppression du réducteur intermé- diaire apporte une économie d'encombrement considérable. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, à l'une des plaques de tôle, sont fixées au-dessus ou au-dessous des échancrures en forme de pince, des pattes élastiques qui présentent également une échan- crure semi-circulaire et portent des cliquets à leurs deux extrémités saillantes. Ces cliquets présentent plu- sieurs surfaces inclinées qui permettent aux pinces du changeur d'outils de s'engager entre les deux plaques pour prélever un outil. Sous l'effet de la force élastique des pattes, les cliquets sont engagés verticalement dans les deux crans de ltembase annulaire du fût de l'outil ou du fourreau de montage. Une surface oblique radialement in- térieure des cliquets attire les fCts d'outils dans les échancrures du plateau. On obtient une nouvelle économie de poids en réalisant le plateau sous la forme de couronnes de t8le distinctes dont l'une est reliée rigidement au palier cen- tral par un croisillon porteur. Le palier central du maga- sin plateau est réalisé sous la forme d'un portique qui che- vauche la poupée horizontale et peut être monté en posi- tion fixe sur le bâti de la machine ou être fixé à la pou- pée par ses montants. Sur un c8té du portique est prévu, au-dessous du plateau composé des deux couronnes de tôle, un support radial à l'extrémité duquel sont montés le mo- teur électrique à arbre de sortie vertical et la roue me- nante du mécanisme à croix de Malte qui est disposée co- axialement à cet arbre. L'arbre de sortie du moteur peut être couplé élastiquement à la roue menante du mécanis- me à croix de Malte. Par ailleurs, il est avantageux de décaler an- gulairement les fentes radiales du bord intérieur de la couronne de t8le inférieure d'un demi-pas par rapport aux porte-outils. Par ailleurs, au moins la plaque supérieure peut etre réalisée en une t8le mince, de seulement quel- ques millimètres d'épaisseur, et être fixée directement au palier central. Pour obtenir une grande stabilité de 3.5 forme et une grande rigidité, la plaque annulaire qui présente les fentes radiales et porte les éléments de verrouillage du mécanisme à croix de Malte peut être ré- uni à l'autre plaque du plateau par des voiles raidisseurs ou par un élément intermédiaire en nid d'abeilles. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation, donnée en regard des dessins annexés, sur lesquels, la Fig. 1 est une vue en élévation de côté de la poupée porte-broche, munie d'une broche horizontale, du magasin plateau et du changeur d'outils; la Fig. 2 est une vue de dessus de la plaque in.-rie ure. et du mécanisme à croix de Malte; la Fig. 3 est une vue de dessus d'un fragment du magasin plateau; la Fig. 4 est une vue de côté en partie en coupe du magasin plateau et du servomécanisme d'entra - nement. Ainsi qu'on peut le voir sur la Fig. t sur une poupée horizontale 1 qui peut se déplacer en trans- lation horizontale sur un support 2 et qui porte à l'une de ses extrémités frontales la broche horizontale 3 et, à l'autres le moteur d'entratnement 4, sont agencés un magasin plateau horizontal 5 et un changeur d'outils 6 qui peut s'écarter par déplacement parallèle à un axe 6a incliné de 450 et peut pivoter au moins de 1800 autour de cet axe 6a. Le magasin plateau est monté pour tourner pas à pas, autour d'un axe central 7 qui s'étend perpen- diculairement à l'axe de rotation de la broche 3, sous l'action d'un servomécanisme 8,et porte des outils 9 le long de son bord extérieur. La magasin plateau 5 représenté en détail dur les Fig. 2 à 4 est composé de deux plaques distinctes pré- sentées sous la forme de couronnes en t8le 109 11 qui sont rigidement assemblées l'une à l'autre avec un écartement mutuel déterminé a, par des rivets 12 et des entretoises 13. Sur leur bord extérieur, les deux couronnes de t8le 10 11 présentent avec un pas de division prédéterminé, une série d'échancrures semi-circulaires 14, 15 qui, en com- binaison avec des pattes élastiques 16 portées par la couronne supérieure 11, représentent les porte-outils. Les pattes élastiques 16, qui peuvent flèchir vers le haute possèdent elles aussi des échancrures semi-circu- laires et portent à leurs deux parties terminales radia- les, des cliquets ou griffes 16a dirigés vers le bas et font la surface inférieure est chanfreinée de plusieurs c8tés. Ces cliquets 16a s'engagent dans les encoches ou rainures radiales ménagées dans l'embase annulaire d'un fût d'outil et, de cette façon, fixent solidement la po- sition des outils 9 dans la magasin plateau 5D Une sur- face inclinée radialement intérieure prévue sur les cli- quets 16a attire les fûts d'outils dans les échancrures 14, 15. Le groupe composé des deux couronnes de t8le et 11 est fixé rigidement, par le bord inférieur de la couronne de tôle supérieure 16, aux extrémités des bras 18 d'un croisillon porteur 19, par l'intermédiaire de vis 17. Ce croisillon porteur 9 tourillonne sur un portique 22 fixé rigidement sur la poupée horizontale 2, au moyen d'un palier central composé de roulements à billes 20 et d'un manchon tournant 21. Sur le portique 22 est boulonné latéralement un bras porteur 23 auquel le servo- mécanisme d'entrafnement 8, composé d'un moteur d'essuie-glace de camion 24, d'un type habituel du com- merce et à arbre de sortie vertical 269 dtune roue inter- médiaire 26 etde la roue menante 27 d'un mécanisme à croix de Malte qui est directement solidaire en rotation de la roue intermédiaire 26. A ce bras porteur 23 est également vissé en supplément un dispositif de division 28 dont les doigts de commande 29 coopèrent avec des bossages 30 qui font saillie sur la face inférieure de la couronne de t8le inférieure 10. Ce dispositif de divi- sion sert à la commande du positionnement du magasin pla- teau, un dispositif compteur non représenté captant la position prise par le magasin plateau par simple compta- ge des bossages 30 disposés sur des pistes circulaires. Des bossages 30a disposés sur d'autres pistes circulai- res supplémentaires, à plus grands intervalles angulaires, par exemple à intervalles de 900, servant au contrôle de la position ou du comptage. Ainsi qu'on peut le voir en particulier sur la Fig. 2, dans le bord intérieur de la couronne de t8le inférieure 10, sont ménagées avec un pas égal à-celui des supports d'outils 14, des échancrures semi-circulaires 32 et des fentes borgnes radiales 33 décalées d'un angle déterminé, dans les intervalles entre les échancrures, ces échancrures et fentes formant ensemble la partie me- née du mécanisme à croix de Malte. Sur la surface de la roue menante 27 du mécanisme à croix de Malte, est fixé un doigt d'entraînement 34 qui, comme le montre la Fig. 2j lors d'une rotation d'un tour complet de la roue menante 27, s'engage dans l'une des fentes radiales 33 et, dans ce mouvement, fait tourner la couronne de tôle inférieu- re 10 du magasin plateau 5 d'un pas. Un segment de cou- ronne 35, également prévu sur la surface de la roue me- nante 27, concentriquement à l'axe de rotation de cette roue, joue le r8le de l'organe de verrouillage qui s'op- pose aux rotations intempestives du magasin plateau. Ce segment de couronne 35 reste en contact, immobile ou glis- sant, avec le bord intérieur de l'échancrure semi-circu- laire 32 jusqu'à ce que le doigt d'entrafnement 34 pénè- tre dans l'une des fentes radiales 33 pendant une rota- tion du disque d'entraînement 27 et fasse tourner la cou- ronne de t8le 10, c'est-à-dire le magasin plateau 35, au- tour de son axe de rotation dans son palier central. La disposition et la forme du segment de couronne 35 et du doigt d'entra nement 34 sont coordonnées de manière que, dans chacune des positions dans lesquelles le doigt d'en- trainement 34 n'est engagé dans aucune des fentes radiales 33, la position relative entre la roue d'entraînement 27 et la couronne de tôle 10 soit verrouillée par le segment de couronne 35. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir de moyens de verrouillage particuliers tels que des tenons à encastrement ou équivalents. L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation représentée. C'est ainsi que, par exemple, pour améliorer la rigidité de l'ensemble du plateau, on peut prévoir entre les deux couronnes de t8le 10, Il des nervures de raidissement qui peuvent 4tre orientées ra- dialement ou encore circonférentiellement, Par ailleurs, la couronne de t8le supérieure peut également 8tre cons- tituée par un disque circulaire plein qui est vissé di- rectement sur le palier central. Cette construction per- met de supprimer le croisillon porteur. Entre le disque plein, ou la couronne de t8le supérieure 1l représentée sur le dessin, et la couronne de tôle inférieure 10, peu- vent 8tre fixés des éléments raidisseurs en nid d'abeil- les ou ondulés qui, avec un faible accroissement du poids, confèrent au magasin plateau 5 une grande rigidité de forme. L'un des avantages essentiels du magasin pla- teau suivant l'invention consiste dans le faible poids total et, de ce faits dans les faibles efforts de rota- tion qui doivent être développés par le moteur électri- que. Le choix du mécanisme à croix de Malte, et la dis- position de ce mécanisme le long du bord intérieur de la couronne 10, à une distance radiale relativement grande de l'axe de rotation assurent une nouvelle réduction des couples qui doivent être développés par le moteur élec- trique 24. Si l'on donne au portique 22 une configuration de construction appropriée, le magasin plateau 5 peut 9tre mnnté sur la poupée de manière à se déplacer avec cette dernière, Dans les magasins de la technique anté- rieure, cet agencement donnait lieu à des difficultés lu en raison du poids total relativement grand de ces maga- sins. Toutefois, le magasin plateau peut également en- jamber la poupée au moyen de son portique sans 9tre so- lidaire et être fixé directement au bâti de la machine. Dans ce cas, à chaque changement d'outil, la poupée doit 8tre amnnée à une position de changement d'outil déter- minée. Bien entendu, diverses modifications et vari- antes pourront 9tre apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'in- vention. il R E V E N D I C A T I 0 N S i - Magasin plateau utilisé en tant que ma- gasin d'outils d'une perceuse ou fraiseuse universelle, comprenant un plabeau qui tourillonne sur la machine, au-dessus de la poupée porte-broche, dans un plan hori- zontal, une série de porte-outils en forme de pince, ré- partis le long du bord extérieur du plateau avec un pas de division prédéterminé et un servo-moteur qui fa t tour- ner le magasin plateau autour de son axe, par pas qui sont déterminés par le pas de division des porte-outils, par l'intermédiaire d'un mécanisme à croix de Malte, ce magasin plateau étant caractérisé en ce que 1 plateau du magasin (5) est composé de deux plaques planes (10, 11) reliées rigidement entre elles à un écartement pré- déterminé, qui présentent le long de leur bord extérieur circulaire, des échancrures (14, 15) en forme de pince constituant ensemble des porte-outils et qui sont rigide- ment solidaires du palier central (20) en rotation, en ce que l'un des plateaux (10,11) constitue le disque an- nulaire (lo) qui présente le long de son bord intérieur, alternativement les fentes radiales (33) et les échancru- res semi-circulaires (32) du mécanisme à croix de Malte et en ce que l'arbre de sortie (25) du servo-moteur (24) est accouplé à la roue menante (27) du mécanisme à croix de Malte dont le doigt d'entratnement (34) placé en posi- tion décentrée, coopère avec les fentes radiales (33) du disque annulaire (10) et dont la partie de verrouillage et de guidages réalisée sous la forme d'un segment de couronne (36), coopère avec les échancrures semi-circu- laires (32) du disque annulaire (10). 2 - Magasin plateau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque supérieure (11) est elle aussi un disque annulaire qui est relié rigidement au palier central (20) par l'intermédiaire d'un croisillon porteur (18). 3-Magasin plateau suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'à la plaque supérieure en t8le (11) sont fixées des pattes élastiques (16) munies chacune d'une échancrure semi-circulaire et de cliquets (16a) qui encadrent partiellement les fûts d'outils (9) logés dans leurs échancrures extérieures (15, 14) et dont les cliquets (16a) s'encliquettent dans les encoches de l'embase annulaire du fût des outils. 4 - Magasin plateau suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux disques annulaires (10, 11) sont réalisés en une tôle d'acier mince, d'une épaisseur de 2 à 10 mm. - Magasin plateau suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moteur électrique (24) est fixé à un support radial (23) orienté parallèlement au plateau (5), en même temps qu'un dispo- sitif de division (28, 29) dont les doigts de commande (29) sont actionnés par des bossages (30) qui sont mon- tés sur le plateau (5) à un écartement mutuel correspon- dant au pas de division. - 6 - Magasin plateau suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'arbre (25) du moteur, qui est orienté verticalement, est accou- plé élastiquenent au disque menant (27) du mécanisme à croix de Malte. 7 - Magasin plateau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les fentes radiales (33) du bord intérieur de la plaque inférieure (10) sont décaldes d'un demi-pas par rapport aux porte-outils (14) 8 - Magasin plateau suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les cliquets (16a) des pattes élastiques (16) présentent plusieurs surfaces inclinées inférieures (16b, 16c). 9 - Magasin plateau suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le servo-moteur (24) est un moteur d'essuie-glace de véhicule automobile d'un type habituel du commerce. - Magasin plateau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le plateau (5) est raidit par des voiles raidisseurs interposés entre les deux disques annulaires (lot 11) 11 - Magasin plateau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des deux plaques est un disque plein en t8le d'acier mince auquel la deuxième plaques réalisée sous la forme d'un disque annulaire (10>, est fixée à un certain écartement par l'intermédiaire d'éléments raidisseurs en nid d'abeilles. 12 - Magasin plateau suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le palier central (19) du plateau (5) est fixé à la poupée (1.) de la broche ou est fixée en position fixe sur le bâti (2) de la machine, par l'intermédiaire d'un portique (22).