Brevet FR2448954A1 — publié le 19800912

Dispositif d'alimentation de pièces brutes et d'évacuation de pièces usinées pour machine-outil. La présente invention a pour objet un dispositif d'alimentation de pièces brutes et d'évacuation de pièces usinées pour machine-outil. Dans les machines à cycles automatiques notamment les tours automatiques destinés à l'usinage d'un profil déterminé sur la pièce qui est entraînée en rotation par un mandrin de serrage et supportée par une pointe, le mandrin et la pointe sont actionnés automatiquement par le cycle de la machine pour assurer le serrage et le desserrage de la pièce. Ensuite on procède à la mise en place de la pièce à usiner et au remplacement de cette der nière après son usinage, par une nouvelle pièce. Ces opérations peuvent être effectuées par un opérateur, toutefois leur fonction répétitive dans le cas de grandes séries de pièces, provoque la fatigue de l'opérateur et la réductiôn de la productivité. Il a donc été prévu des moyens automatisés pour enlever la pièce usinée et la remplacer par une nouvelle pièce brute. Toutefois, les dispositifs connus d'alimentation automatique ne donnent pas entière satisàc- tion en ce qui concerne les temps de transfert et la longueur des déplacements automatiques. La présente invention se rapporte à un dispoisitif d'alimentation automatique, composé d'un magasin de pièces brutes, d'un magasin de pièces usinées et des éléments destinés à sélectionner les pièces brutes, une par une à la sortie de leur magasin pour les trans porter et les engager dans les moyens de serrage solidaires de la broche du tour, afin de réaliser l'usinage. En fin d'usinage, les éléments mentionnés ci-dessus ramènent la pièce usinée dans le magasin de stockage. Le programme séquentiel de tous ces mouvements est ordonnancé par une mémoire qui peut être d'origine électromécanique, électronique ou pneumatique. L'animation des différents mouvements peut être réalisée également par des moyens mécaniques, hydrauliques, électriques ou pneumatiques. Conformément à la présente invention, les moyens de transfert sont constitués par un bâti sur lequel est monté pivotant et coulissant autour d'un axe vertical un bras supportant un chariot mobile horizontalement sur lequel est monté pivotant un organe de préhension comprenant au moins deux paires de doigts, l'une des paires de doigts étant susceptible de saisir une pièce brute à partir d'un moyen de sélection monté à la sortie du magasin de pièces brutes et de l'engager dans les moyens de serrage solidaires de la broche du tour, l'autre paire de doigts étant susceptible de saisir une pièce usinée pour la dégager des moyens de serrage solidaires de la broche du tour et de la déposer à l'entrée du magasin de pièces usinées. Le dispositif suivant l'invention présente la particularité d'effectuer ce remplacement dans un temps très court, par suite de la disposition géométrique des éléments de maintien des pièces brutes et usinées, qui permet d'obtenir des déplacements automatiques réduits, d'où il résulte un gain de temps important par rapport aux dispositifs d'alimentation automatique existants. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - La figure 1 est une vue en élévation d'un tour à cycles automatiques, sur lequel est monté le dispositif d'alimentation et d'évacuation de pièces suivant l'invention - La figure 2 est une vue de dessus du tour et du dispositif d'alimentation et d'évacuation de pièces - La figure 3 est une vue en élévation et en coupe longitudinale des magasins pour les pièces brutes et usinées ; - La figure 3a est identique à la figure 3 et elle montre les éléments constitutifs dans une position différente - La figure 4 est une vue en coupe transversale des magasins suivant le ligne IV-IV de la figure 3 ;; - La figure 5 est une vue en élévation du moyen de transfert pivotant entre la machine et les magasins - La figure 6 est une vue en élévation de la figure 5 vue suivant un plan perpendiculaire à la broche - La figure 7 est une vue de dessus et en coupe partielle de la figure 5 - La figure 8 est une vue de l'organe de préhension et des doigts portant les pièces brute et usinée ;; - La figure 8a est une vue de l'organe de préhension après pivotement de 900 et en coupe partielle - La figure 9 est une vue en coupe partielle du vérin de commande de l'organe de préhension dans une position correspondant à celle de la figure 8 - La figure 9a est une vue en coupe partielle du même vérin dans une position correspondant à la position de la figure 8a - La figure 10 est une vue en coupe longitudinale montrant l'axe des organes de préhension et le vérin de commande - Les figures 11 et 12 sont des vues de l'or gane de préhension dans différentes positions illustrant le fonctionnement - La figure 13 est une vue en plan d'une variante de réalisation du dispositif suivant l'invention dans une installation comprenant plusieurs postes d'usinage. Aux figures 1 et 2, on a représenté un tour à cycles automatiques 1 de type connu, destiné à l'usinage d'un profil déterminé sur une pièce 2 au moyen d'un outil 4 monté sur un chariot reproducteur 3. La pièce 2 est entraînée en rotation à l'une de ses extrémités par un mandrin de serrage 5 et elle est supportée à son autre extrémité par une pointe 6. Le mandrin 5 est fixé sur la broche 7, entraînée elle-même en rotation par la chaîne cinématique de la machine commandée par le moteur 8. Le mandrin 5 et la pointe 6, sont actionnés automatiquement de façon connue suivant la cycle de la machine pour assurer le serrage et le desserrage de la pièce 2. Suivant la présente invention, le tour 1 est équipé d'un dispositif d'alimentation de pièces brutes et d'évacuation de pièces usinées, qui comprend un boîtier 11 disposé parallèlement à l'axe du tour et qui repose sur le sol par des pieds 12, 12a, ledit boîtier renfermant un magasin de pièces brutes comportant deux rails inclinés 23, 23a (figures 3, 3a, 4) sur lesquels reposent des pièces brutes 9 qui sont entraînées par gravité suivant la pente des rails dans le sens de la flèche 24, de telle sorte que la pièce inférieure 9a se trouve en appui contre les organes de butée 25 et 25a solidaires du boi- tier 11. A la base du magasin de pièces brutes, est disposé un moyen de sélection d'une seule pièce brute 9a, comportant un basculeur pivotant 20 constitué de deux secteurs 35, 35a solidaires d'un axe 21 monté pivotant dans des paliers 22, 22a solidaires du boîtier 11. Les secteurs 35, 35a présentent un rayon 36 dont la longueur par rapport à l'axe 21 estégale à la distance entre l'axe 21 et la butée 25 augmentée du diamètre de la pièce brute 9a. De cette manière, lorsque les secteurs 35, 35a pivotent avec l'axe 21, ils soulèvent la pièce 9a qui roule contre la butée 25 en 9b (figure 3a) et ensuite continue son déplacement en échappant à la butée 25 pour venir dans la position 9c où elle repose dans un logement 37 en forme de V ménagé dans chacun des corps de butée 25, 25a. Du fait de la disposition géométrique des secteurs 35 et 35a, les autres pièces brutes 9 viennent en butée contre l'extrémité arrondie desdits secteurs et elles ne peuvent descendre suivant la flèche 24. La descente des pièces 9 ne pourra reprendre que lorsque les secteurs 35, 35a seront de nouveau dans la position représentée à la figure 3 et une nouvelle pièce brute 9 pourra être sélectionnée et amenée dans la position 9c pour en assurer la prise avec le moyen de transfert décrit ultérieurement. Pour l'entraînement alternatif du basculeur 20, l'axe 21 est solidaire en rotation d'un levier 34 articulé à l'une des extrémités d'une bielle 32 autour d'un axe 32a, ladite bielle étant articulée à son autre extrémité autour d'un axe 32b sur un levier basculant 30 monté pivotant autour d'un axe 31 solidaire du boîtier 11. A son extrémité libre, le levier basculant 30 est actionné par un coulisseau 27 qui se déplace sur une glissière 28 fixée sur un bâti 95 fixé à la partie supérieure du boîtier Il et sur lequel est également fixé un vérin 26 dont la tige 26a est reliée au coulisseau 27 qu'elle entraîne sur la glissière 23. Lorsque le vérin 26 entraîne le coulisseau 27 suivant la flèche 29, il amène ledit coulisseau dans la position 27a (figure 3aeod il actionne le levier basculant en 30a qui pivote autour de l'axe 31 et entraîne la bielle 32 suivant la flèche 33, ladite bielle exerçant une traction sur le levier 34 qui fait pivoter les secteurs 35, 35a, comme représenté à la figure 3a. A la partie supérieure du boîtier 11, sont disposés des rails inclinés 88, 88a sur lesquels sont disposées les pièces usinées 10 qui sont entraînées par gravité suivant la pente, les rails 88, 88a étant prolongés à leur sommet par un organe de guidage 96 qui coopère avec des crochets 83, 83a montés pivotants sur un axe 84 solidaire du coulisseau 27. Ces crochets 83, 83a qui se déplacent sous l'action du vérin 26, présentent à leur partie antérieure une partie inclinée 85 suivie d'une encoche 86 dans laquelle est susceptible d'être engagée une pièce usinée 10 maintenue dans l'organe de transfert lorsque les crochets sont dans la position 83' représentée à la figure 3a. Aux figure 5, 6 et 7, on a représenté le moyen de transfert du dispositif qui comprend un bâti 13 fixé sur la poupée fixe du tour 1 qui porte les paliers de la broche 7 sur laquelle est fixé le mandrin 5. Sur le bâti 13 du moyen de transfert sont fixés des paliers 40, 42 dans lesquels sont montés pivotants une entretoise 39 et un palonnier 41 entre lesquels sont fixées des glissières 38, 38a, de manière à constituer un ensemble pivotant autour de l'axe commun 44 actionné par un vérin 45 fixé sur le bâti 13 et qui est relié par une tige 46 et une biellette 47, au palonnier 41. Le pivotement des glissières 38, 38a est délimité par l'angle 76 (figure 7) entre l'axe 48 de la broche 7 et l'axe 49 de la pièce brute en position 9 c (figure 3a) Sur les glissières 38, 38a est monté coulissant un chariot 15 assurant le déplacement vertical d'un bras 14 dont il est solidaire. Le déplacement vertical du bras 14 est commandé par un vérin 50 fixé sur le palier pivotant 42 par l'intermédiaire d'une tige 51 solidaire du chariot 15. Le bras 14 présente une partie horizontale 52 qui est munie d'une coulisse 53 portant la partie verticale du bras 14, ladite partie verticale 54 étant actionnée suivant un mouvement alterné dans le sens des flèches 56, 57 par un vérin 55 fixé sur la partie horizontale 52 du bras 14. A la base de la partie verticale 54 du bras 14 est fixé un vérin rotatif 19 (figures 8, 9,10) comportant un arbre 58 monté pivotant dans des paliers 59, 59a et qui est solidaire en rotation d'une palette 60 dont la course est limitée par des organes de butée 63 et 69, un organe obturateur 64 interdisant le passage entre l'arbre 58 et le corps du vérin 19. La palette 60 se déplace dans une chambre 62 qui est reliée, ainsi qu'une autre chambre 65, à une source de fluide sous pression et à un conduit d'évacuation par des orifices 61 et 66. Aux deux extrémités de l'arbre 58 sont fixés des organes de préhension 18, 18a (figure 10) dont un seul 18 sera décrit ultérieurement, du fait qu'ils sont identiquels L'organe de préhension 18 (figures 8, 8a) est muni de deux paires de doigts 16, 16a et 17, 17a qui sont montés chacun pivotant autour d'un axe 71, chaque paire de doigts étant munie d'un ressort 72 fixé à ses deux extrémités par des goupilles 73 respectivement sur les doigts 16, 16a, de manière à rapprocher le doigt 16 du doigt 16a, chaque doigt comportant une vis réglable 74 qui est en butée contre une traverse 75 solidaire de l'organe de préhension 18. Les doigts 16, 16a et 17, 17a sont munis à leur extrémité libre de plans inclinés 78, 78a destinés à faciliter l'engagement de la pièce entre lesdits doits.Il est également prévu des échancrures en V 97, 97a dans la partie médiane des doigts, afin de constituer un logement dans lequel est engagée la pièce. Lorsqu'un fluide sous pression est amené par l'orifice 61 dans la chambre 62 (figure 9), la palette 60 est maintenue contre la butée 63 et le fluide se trouvant dans la chambre 65 est chassé par l'orifice 66 La palette 60 est ainsi fermement maintenue contre la butée 63 et immobilise angulairement l'arbre 58 avec précision. On retrouve cette position précise correspondant à la figure 8 en ce qui concerne l'orientation des mains 18, 18a et des doigts 16, 16a et 17, 17a, On peut donc en déduire que les axes 67 de la pièce usinée 10 et 68 de la pièce brute 9d, sont# positionnés avec la même précision par rapport aux éléments fixes du tour 1 et du boîtier 11 et, par conséquent, des axes 48, 49.Lorsque le cycle automatique de la machine intervertit judicieusement le sens d'écoulement du fluide sous pression dans les orifices 66 et 61 (figure 9a), la palette 60 vient en 60b s'appliquer contre la butée 69 après avoir décrit un angle 70 notamment de 900. L'organe de préhension et les doigts 16, 17 se trouvent alors dans la position de la figure 8a. Le déroulement de toutes ces opérations de transfert pour obtenir le remplacement de la pièce qui vient d'être usinée par une pièce brute, est représenté de façon schématique aux figures 11 et 12, les différents éléments étant dans les positions suivantes - Le chariot 15 et le bras 14 sont en position haute, ac tionnés par le vérin -50 - Le bras 14 est disposé au-dessus des magasins de pièces brutes et usinées (figures 1 et 7) - La coulisee 53 est ramenée en butée suivant la flèche 57 par le vérin 55 (figure 6) - Les organes de préhension 18 sont dans la position repré sentée aux figures 8a et lla, Les doigts 16, 16a sont en gagés sur une pièce brute 9d et les doigts 17, 17a sont prêts à prendre la pièce usinée 2 - Une pièce usinée 2 est serrée dans le mandrin 5 et la pointe 6. Le point de départ des cycles automatiques de déchargement et chargement se situe au moment précis correspondant à la fin d'usinage d'une pièce en place sur la machine. Dès que la broche 5 s'arrête de tourner, le bras 14 pivote vers la machine de l'angle 76, les organes de préhension 18 se trouvent alors dans la position représentée à la figure 12a. Dans cette position, l'axe de l'arbre 58 (figure 8a) est exactement au-dessus de l'axe de la pièce 2 et de la broche 7. Le vérin 50 actionne le chariot 15 qui descend dans le sens de la flèche 81 (figure 12b) sur la butée intermédiaire 77 (figure 6). Les doigts 17 et 17a s'écartent lorsque leurs extrémités à plans inclinés 78, 78a (figure 8a) viennent en contact avec la pièce usinée 2. Le bras 14 continue de descendre et le ressort 72 agit élastiquement sur les doigts 17, 17a qui maintiennent fermement la pièce 2 comme représenté à la figure l2b. Suivant le programme du cycle, il est procédé au desserrage du mandrin 5 et au recul de la pointe 6. La pièce 2 n'étant plus solidaire de la machine, mais maintenue par les organes de préhension 18 et l'ensemble du bras et du chariot pivotant, le vérin 55 repousse, suivant la flèche 56, la partie inférieure 54 du bras 14 et par conséquent les organes de préhension 18 qui portent la pièce 2 ; cette dernière se trouve alors dégagée du mandrin 5. Le vérin 19 peut alors faire pivoter l'arbre- 58 et les organes de préhension 18, 18a d'une valeur égale à l'angle 70 suivant la flèche 80 (figure 9). La pièce brute 9e ainsi que le montre la figure 12c et la pièce usinée 2 se trouve en position 2a. Le vérin 55 tire la coulisse 53 dans le sens de la flèche 57, ce qui a pour effet d'introduire en partie la pièce brute 9e dans le mandrin 5. Le serrage du mandrin 5 et l'approche de la pointe 6 solidarisent la pièce brute 9e avec la broche 7 du tour 1. La figure 12d indique que l'ensemble des organes de préhension 18 et du bras 14 sont remontés verticalement suivant la flèche 81 contre la-butée haute du bâti de transfert 13, par l'action du vérin 50. Le pivotement du bras 14 est ainsi possible dans le sens de la flèche 82 (figure 7) et d'une valeur égale à l'angle 76. Les éléments décrits ci-dessus se retrouvent alors dans la position représentée à la figure llb et à ce moment précis, le cycle d'usinage de la pièce serrée dans mandrin 5 est engagé et pendant qu'il va se dérouler, le dispositif procède à l'enlèvement de la pièce usinée 2a et à la prise d'une nouvelle pièce brute. Le déplacement du bras 14 qui subit une nouvelle translation et un nouveau pivotement suivant l'angle 76, amène les organes de préhension 18, 18a au niveau de l'entrée du magasin des pièces usinées 10. A la figure llc, on a représenté les crochets 83 et 83a après qu'ils aient été déplacés par le vérin 26 dans le sens de la flèche 29 (figures 3, 3a) et que les plans inclinés 85 soient entrés en contact avec le diamètre de la pièce 2a maintenue par les doigts 17, 17a, de telle sorte que les crochets après s'être soulevés retombent par leur propre poids lorsque l'encoche 86 se trouve au-dessus de la pièce usinée 2a. Ensuite, le coulisseau 27 repart en sens inverse de la flèche 29, les crochets 83, 83a, dégageant la pièce usinée 2a des pinces 17, 17a. Pendant ce déplacement de la pièce 2b engagée dans l'encoche 86 des crochets, ladite pièce 2 est maintenue par l'organe de guidage 96. En fin de recul du coulisseau 27, les encoches 86 se trouvent au-dessus du dégagement 87 des rails 88 (figure lld) et la pièce 2b tombe en 2c sur les rails 88 qui la guident vers la réception des pièces usinées. En fin de course du coulisseau 27 dans le sens de la flèche 29, ce dernier provoque un autre mouvement pour amener la pièce brute 9c en position de sélection comme décrit ci-dessus et représenté aux figures 3 et 3a. Aux figures llc et lld, on a représenté la pièce brute 9 et 9c de la figure 3a et les secteurs 35, 35a. A la fin du recul du coulisseau 27 en sens in verse de la flèche 29, le bras 14 et le chariot 15 se déplacent dans le sens de la flèche 89 (figures 6 et lle) vers la partie inférieure du moyen de transfert, sous l'action du vérin 50. Les doigts 16 et 16a s'engagent sur la pièce brute 9c posée dans le logement en V 37 (figure 3). L'ensemble constitué par le chariot 15 et le bras 14 remonte vers la butée haute du moyen de transfert dans le sens de la flèche 90 (figure llf) sous l'action du vérin 50, la pièce brute 9d étant maintenue élastiquement par les doigts 16, 16a. Lorsque cet ensemble atteint sa position haute, le vérin 19 fait pivoter les organes de préhension 18 et la pièce brute 9d, ainsi qu'il est représenté à la figure llg. Dès que l'usinage de la pièce mise en place précédemment sur la broche 7 est terminé, le cycle recommence à partir de la position représentée a la figure lla. Suivant un mode de réalisation non représenté au dessin, il serait possible d'utiliser des organes de préhension 18 dans lesquels l'ouverture et la fermeture des doigts 16, 16a et 17, 17a seraient commandées automatiquement, les ressorts 72 étant supprimés. A la figure 13, on a représenté une variante de réalisation du dispositif dans lequel le bras de transfert 14 pivote d'un angle 91 dont la valeur est égale à 180 . Le tour 1 est alors disposé le long d'une chaîne 92 qui déplace l'ensemble des pièces à usiner d'un pas 93 à chaque fin de cycle d'usinage, dans le cas représenté où l'on utilise trois machines pour répondre à la production. L'enlèvement de la pièce brute 94a est suivi du dépôt à la même place de la pièce précédemment usinée. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif d'alimentation de pièces brutes et d'évacuation de pièces usinées pour machine-outil notamment pour un tour à cycles automatiques, ledit dispositif comportant un magasin de pièces brutes et un magasin de pièces usinées qui sont reliés par des moyens de transfert aux organes de serrage solidaires de la broche du tour, caractérisé en ce que les moyens de transfert sont constitués par un bâti sur lequel est monté pivotant et coulissant autour d'un axe vertical un bras supportant un chariot mobile horizontalement sur lequel est monté pivotant un organe de préhension comprenant au moins deux paires de doigts, l'une des paires de doigts étant susceptible de saisir une pièce brute à partir d'un moyen de sélection monté à la sortie du magasin de pièces brutes et de l'engager dans les moyens de serrage solidaires de la broche du tour, l'autre paire de doigts étant susceptible de saisir une pièce usinée pour la dégager des moyens de serrage solidaires de la broche du tour et de la déposer à l'entrée du magasin de pièces usinées. 2) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que sur la poupée fixe du tour est monté le bâti du moyen de transfert qui comporte des glissières reliées par une entretoise et un palonnier montés pivotants autour d'un axe vertical sur le bâti, ledit palonnier étant entraîné en rotation par un organe moteur, le chariot portant un bras dont la partie horizontale est munie d'une coulisse sur laquelle est montée une partie verticale du bras se déplaçant horizontalement sous l'action d'un organe moteur, ladite partie verticale étant munie à sa partie inférieure d'un organe de préhension monté pivotant sur ladite partie verticale du bras. 3) Dispositif suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe de préhension monté pivotant suivant un angle de 900 sur la partie verticale du bras est entraîné en rotation par un organe moteur et il comporte au moins deux paires de doigts décalés angulairement de 900. 4) Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les doigts sont montés pivotants par l'une de leurs extrémités sur l'organe de préhension, et les doigts de chaque paire sont soumis à l'action d'un organe élastique qui tend à rapprocher les extrémités des doigts entre lesquelles est engagée la pièce, chacun desdits doigts comportant un organe de butée réglable en appui contre une traverse solidaire de l'organe de préhension, lesdits doigts présentant à leur entrée des parties inclinées. 5) Dispositif suivant les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que à l'extrémité de l'organe vertical du bras est monté un vérin rotatif dont l'arbre de sortie est muni à chacune de ses extrémités d'un organe de préhension. 6) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de sélection disposé à#la base du magasin de pièces brutes est constitué d'un basculeur monté pivotant sur le bâti supportant le magasin et susceptible de soulever une pièce disposée sur les rails du magasin pour l'amener sur un organe de support séparé des autres pièces du magasin. 7) Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le basculeur est relié par une tringlerie à un levier basculant coopérant avec un coulisseau à mouvement alternatif actionné par un organe moteur et guidé sur une glissière fixée sur le bâti de support du magasin. 8) Dispositif suivant les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le basculeur est consituté de deux secteurs présentant à l'une de leurs extrémités une partie circulaire dont le rayon est égal à la distance entre l'axe de pivotement et la butée d'appui de la pièce brute, augmentée du diamètre de pièce brute, 9) Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que à proximité de la partie supérieure ou de l'entrée du magasin de pièces usinées est disposé un moyen de réception constitué de deux crochets articulés sur le coulisseau et qui présentent une extrémité avec un plan incliné suivi d'une encoche dans laquelle est susceptible d'être engagée une pièce usinée lors de son évacuation de la paire de doigts de l'organe de préhension. 10) Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les doigts sont commandés automatiquement par un organe moteur, 11) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les tours et les dispositifs d'alimentation et d'évacuation sont disposés perpendiculairement le long d'une chaîne qui déplace l'ensemble des pièces à usiner, ledit dispositif comportant un bras de préhension effectuant un déplacement suivant un angle de 1800.