Brevet FR2464124A1 — publié le 19810306

La présente invention se rapporte aux têtes d'usinage pour machines-outils diverses et concerne plus particulièrement les têtes à tourelle munie de porte-outil. les têtes d'usinage du genre décrit ci-apres comportent une tourelle munie de broches ou de demi-arbres susceptibles de recevoir des outils de caractéristiques différentes qui sont disposés pour permettre à l'opérateur leur mise en service rapide lorsqu'une opération d'usinage en cours l'exige. Généralement, la tourelle est montée mobile dans un plan différent de celui passant par l'arbre d'entraînement de la machine outil de manière que, par rotation de cette tourelle, il soit possible d'amener chaque porte-outil successivement en alignement avec l'axe de l'arbre d'entraînement, On voit donc qu'il est ncessaire de faire intervenir, entre l'arbre d'entraînement de la machine et les porte-outil de la tourelle, un mécanisme d'accouplement capable d'établir ou d'interrompre une liaison positive entre l'arbre principal d'entraînement et chaque porte-outil amené dans une position stable de travail qui est déterminée par un verrouillage élastique interposé entre la tête de la machine-outil et la tourelle mobile. Il existe déJà de nombreux dispositifs allant d'une conception mécanique simple à une mécanique compliquée qui utilisent soit une action manuelle de l'opérateur, soit des moyens permettant de transformer l'énergie pneumatique, hydraulique, voire électrique, en un mouvement vertical ou hélicoidal afin de donner une grande liberté de manoeuvre et obtenir ainsi ra pideirent le débrayage ou l'embrayage des porte-outil solidaires de la tourelle.Or, lorsque ces différentes tourelles porte-outil ont été mises en service, on s'est aperçu que leur complication était telle que l'usure était importante et que les incidents se produisaient souvent car l'utilisateur ne prenait pas toujours les précautions requises pour attendre l'ar rêt total de sa machine avant d'enclencher des opérations de débrayage ou, au cours d'une fausse manoeuvre, certaines pièces se trouvaient brisées ce qui provoquait l'arrêt total de la machine et l'obligation du remplacement de la tête porteoutil qui devait être renvoyée en usine pour réparation. la suite de tous ces incidents qui sont coûteux et entravent la production, on a cherché un moyen simple permettant de donner à l'industrie des tourelles munies de porte-outil multiples présentant une sécurité complète qui limite ainsi les incidents mécaniques et les accidents corporels. Cependant, pour donner plus de souplesse au dispositif mécanique de l'invention, on est amené à prévoir un embrayage conique simple puis à griffes entre l'arbre du porte-outil considéré et l'arbre intermédiaire placé entre l'arbre porteoutil et l'arbre moteur afin d'éviter toute action de patinage lorsque la vites e de rotation de l'arbre moteur est élevée. Conformément à l'invention, le dispositif mécanique, permettant l'accouplement et le désaccouplement rapides des porte-outil d'une tête usinage, constitué par une pièce cylindrique centrale solidaire de l'organe mobile de la machineoutil, cette pièce servant de support d'une part à un demi-arbre pouvant être mis en liaison avec l'arbre moteur principal de la machine-outil et d'autre part avec l'arbre du porte-outil considéré, ce dernier étant solidaire d'une tourelle tournant sur un prolonenent cylindrique d'un boîtier pouvant coulisser par rapport à la pièce cylindrique précitée ,est caractérisé en ce qu'un ressort interposé entre la pièce cylindrique et le boî- tier est comprimé lors du coulissement de la pièce vers le haut en permettant ainsi le désaccouplement du demi-arbre par rapport à l'arbre du porte-outil considéré. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce qu'au moins une queue solidaire du boîtier sert de point îixe pour le coulissement de la pièce par rapport au boîtier précité. Suivant une autre particularité de l'invention, la partie supérieure évidée de l'arbre du porte-outil considéré se pr > sente sous la forme d'un élargissenent tronconique dont le bord supérieur est muni de deux dents de loup afin que l'extré- mité inférieure du demi-arbre placé entre l'arbre du porte-outil et l'arbre moteur principal se présente sous la forme d'un tronc de cône comportant deux évidements latéraux dans lesquels pénètrent les dents de loup précités de l'arbre du porte-outil. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit Une forme de réalisation de l'objet ae l'invention est représentée, à titre d'exempleiau dessin annexé. La fig. 1 est une élévation, partie en coupe, d'une tête à tourelle munie de porte-outil. La fig. 2 est une vue, à plus grande échelle, d'un élément de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig.1. On a représenté en 1 le fût de la machine-outil, fût qui est mobile verticalement aussi bien vers le haut que vers le bas dans le sens de la flèche double F1 . Un arbre 2 est entraîné en rotation dans le sens de la flèche F2 et peut se déplacer verticalement puisqu'il repose dans le fût 1. Des moyens, schématisés permettent de relier le fût 1 à une bague 3 qui est solidaire, par des boulons 4, d'une pièce cylindrique 5 surmontée d'un collet horizontal 6 qui relie la pièce 5 à la bague 3. La partie centrale de la pièce 5 est évidée en 7 pour recevoir un certain nombre de joints 8 et de bagues 9 maintenant un roulement à billes 10 permettant la libre rotation d'un manchon 11 portant, à sa partie inférieure, un demi-arbre 12 destiné à être entraîné en rotation par l'arbre principal 2 lorsque la partie inférieure 2a de ce dernier pénètre dans le manchon 11. la pièce cylindrique 5 porte, à sa partie inférieure, une couronne 13 qui est fixée sur cette pièce cylindrique 5 par des vis 14. Des doigts verticaux 16, par exemple au nombre de trois et disposés à 1200 les uns des autres, sont fixés dans la couronne 13 et dirigés vers le bas parallèlement au demi-arbre 12. Comme on peut le voir au dessin, un ressort 17 est interposé entre la partie inférieure 5a de la pièce cylindrique 5 et la couronne 13, mais ce ressort prend appui également, par sa partie supérieure, sur une pièce cylindrique 18 venant se placer sous le collet horizontal 6 surplombant la pièce cylindrique 5. La partie extérieure horizontale de la pièce cylindrique 18 porte au moins une queue 19. Dans certains cas, il peut y avoir plusieurs queues 19 soit diamétralement opposées, soit disposées à 1200 les unes des autres. Dans tous les cas, ces queues 19 dépassent très largement la face supérieure de la bague 3. La pièce circulaire 18 porte, comme cela est arfai- tement visible au dessin, un boîtier 20 qui est fixé sur la pièce 18 par des vis 21. Ce boîtier 20 comporte un prolon- gement cylindrique 22 percé en son centre d'un trou taraudé 23. les bords 20a et 20b du boîtier 20 portent des joints cylindriques 24 sur lesquels repose la tourelle 25 qui comporte plusieurs porte-outil 26, 27, et la fixation de la tourelle 25 s'effectue par l'intermédiaire d'une vis 28 se vissant dans le trou taraudé 23 percé dans le prolongement cylindrique 2 du boîtier 20. Comme on le voit également au dessin, chaque porte-outil est constitué par un arbre 30 portant, à sa partie inférieure, un organe de jonction 31 pour la fixation d'outils et, à sa partie supérieure, un dégagement 32 de forme tronconique com portant sur son pourtour ~ #érieur. deux dents diamétralement op- posées 32a, 32b. Le dégagement 32 permet l'introduction de l'extrémité inférieure du demi-arbre cylindrique 12 qui est également tronconique et comporte diamétralement opposées deux alvéoles destinées à recevoir les dents 32a, 32b . Ce dernier repose, à sa partie inférieure, dans une bague 55 montée-dans la partie centrale d'un roulement à billes 36 dont la cage extérieure est solidaire du boîtier 20. le dégagement tronconique 32 avec ses dents 32a et 32b et l'extrémité tronconique mâle de l'arbre 12 permettent ainsi un embrayage progressif desdeux éléments 12 et 30 jusqu'au moment où, pratiquement, la vitesse de rotation étant la même, les dents 32a, 32b peuvent pénétrer dans les alvéoles de l'arbre 12. Comme on le voit toujours au dessin, les doigts 16 pénètrent dans des trous borgnes 37 percés dans la partie centrale ce la tourelle 25. Chaque arbre 30 repose dans des paliers à billes 38, et des joints 39, convenablement disposés, assurent la retenue des lubrifiants ce qui facilite la rotation des arbres 30 dans les porte-outil. Bien que l'on n'ait pas représenté l'outil de travail monté sur l'organe de jonction 31 on peut imaginer celui-ci en place tel que représenté au dessin, avec, par exemple, un foret. l'arbre 2 est mû convenablement en rotation et l'ensemble se trouve dans la nosition représentée au dessin. lorsque l'opérateur commande la descente dans le sens de la flèche B1 du fût 1 de la machine-outil, l'arbre 2 entraîne le manchon Il solidaire en rotation du demi-arbre 12 qui entraîne comme explique' ci-dessus, à son tour, l'arbre 30 portant l'outil et ce dernier descend. L'opération de per çage s'effectue normalement dans les conditions prévues et choisies par l'opérateur. lorsque cette opération est terminée, ce dernier relève l'ensemble dans le sens de la flèche F1 et, très rapidement, le demi-arbre 12 se trouve désaccouplé de l'arbre 30 et, de ce fait, l'outil porté par ce dernier n'est plus entraîné.On peut admettre qu'en raison des frottements l'outil s'arrête de tourner rapidement et bien avant que la queue ou les queues 19 viennent en contact avec le corps Principal C1 de la machine-outil. Dès ce moment, il se produit une compression sur le ressort 17 qui fait que les doigts 16 et le demi-arbre 12 quittent les uns les trous borgnes 37 l'autre le dégagement 32 de l'arbre 30 en libérant ainsi la tourelle 25 que l'on peut faire tourner sur elle-même autour de la partie centrale 22 puisque cette tourelle est maintenue par la vis 28 à l'aide du chapeau 28a. Pour faciliter la rotation de la tourelle sur elle-même, il est prévu des joints 28b convenablement graissés entre le nrolongement cylindrique 22 et le corps de la tourelle 25.On peut ainsi amener, en face du demiarbre 12, la tête Dorte-outil 26 qui remplace la tête porte-outil 27. Il est alors nossible d'effectuer, à l'aide de l'outil monté sur l'arbre 30 du porte-outil 26, le travail suivant, ce qui fait gagner énormément de temps sans aucun risque particulier pour le dispositif mécanique constituant la tête d'usinage décrite ci-dessus. Comme cela est classique,les porte-outil sont repérés par des bonshommes à billes B3 (voir le dessin) et des trous nercés en bonne position dans le joint cylindrique interposé entre le boîtier 20 et la tourelle 250Dans la majorité des cas, la tête d'usinage comporte trois ou quatre porte-outil mais, bien entendu,elle pourrait en comporter davantagesiùêcessaire. Dans ce qui précède, on donne un exemple d'application selon lequel la tête d'usinage est montée sur une perceuse pour recevoir des forets, des tarauds, des alésoirs et autres outils analogues, nais d'autres applications peuvent être envisagées et notamr:ent le --onta-Je de la même tête sur un tour, une fraiseuse, etc. l'invention n'est pas limitée à l'exem-le de réalisation représenté et décrit en détail car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre REVENTDICATIQNS 1 - Dispositif mécanique permettant l'accouplement et le désaccouplerent rapides des porte-outil d'une tête d'usinage constitué par une pièce cylindrique centrale 5 solidaire de l'organe mobile 1 de la machine-outil, cette pièce 5 servant de support d'une part à un demi-arbre 12 pouvant être mis en liaison avec l'arbre moteur principal 2 de la machineoutil 31 et, d'autre part, avec l'arbre 30 du porte-outil considéré, ce dernier étant solidaire d'une tourelle 25 tournant sur un prolongement cylindrique 22 d'un boîtier 20 pouvant coulisser par rapport à la pièce cylindrique 5 précitée caractérisé en ce qu'un ressort 17 interposé entre la pièce cylindrIque 5 et le boîtier 20 est comprimé lors du coulis sement -de la pièce 5 vers le haut en permettant ainsi le dé-saccouplement du demi-arbre 12 par rapport à l'arbre 30 du porte-outil 31 considéré. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une queue solidaire du boîtier 20 sert de point fixe pour le coulissement de la pièce 5 par rapport au boîtier précité. 3 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins un doigt 16 solidaire de la pièce 5 assure le verrouillage de la tourelle porte-outil par rapport à cette pièce 5 lors du fonctionnement de la machine-outil. 4 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie supérieure évidée de l'arbre du porte-outil considéré se présente sous la forme d'un élargissement tronconique dont le bord supérieur est muni de deux dents de loup afin que l'extrémité inférieure du demi arbre placé entre l'arbre du porte-outil et l'arbre moteur principal se présente sous la forme d'un tronc de cône comportant deux évidements latéraux dans lesquels pénètrent les dents de loup précitées de l'arbre du porte-outil.