Brevet FR2483291A1 — publié le 19811204

La présente invention concerne une machine d'usinage à commande numérique, se présentant sous la forme d'un ensemble fonctionnel avec changeur automatique d'outils intégré et chaine cyné matique déterminée. Cet ensemble reprenant partiellement ou dans leur totalité les brevets déposés : le 08/01/79 enregistré sous le n0 79.00689 pour une unité d'usinage à poussée axiale et guidage précontraint du fourreau, ainsi que le brevet déposé le 87/03/80 enregistré sous le n0 80.05680 pour un changeur automatique d'outils adaptable sur machines à commande numérique. Cette machine d'usinage se présente sous la forme d'un bâti rep.1 sur lequel repose une table de travail rep.2 servant à la fixation des pièces à usiner. Cette table peut également recevoir,intégré ou non dans sa construction, un plateau circulaire commandé numériquement. Cette table est mobile sur le bâti et peut entre actionnée suivant l'axe + Y - Y par tous moyens mécaniques, hydrauliques, electro-mécaniques. A titre d'exemple s par un moteur à courant con tinu accouplé à une vis à billes, les écrous de la vis étant fixés à la table, la vis ayant son point de liaison sur le bâti. La valeur des déplacements peut entre controlée par tous moyens tels que règles linéaires ou capteurs rotatifs. Bur le coté du bâti est accolé un montant rep.4 recevant un bras rep.3 constitué de deux joues rep.5a et ce ce bras servant de support et de glissière à l'unité d'usinage rep.6 mobile suivant l'axe + X - X reçoit son déplacement de la meme façon que l'axe Y cité plus haut. L'unité d'usinage rep.6 possède un fourreau se déplaçant dans le sens vertical suivant l'axe + Z - Z. Dans ces conditions les déplacements suivant les axes X, Y,Z étant obtenus cette machine peut usiner toutes formes géométriques. Les unités d'usinage pouvant avoir des poussées atteignant 2500 kg, la tendance à l'ouverture du col de cygne est obligatoire. Pour l'éviter le cadre composé du bati repus du montant rep.4 et du bras rep.5 peut Qtre fermé par un système tendeur composé d'un vérin rep.7 ayant une tige rep.8 se solidarisant en 9 , en fond de course du vérin avec le bras rep.5, dans ces conditions il est possible d'utiliser ce système de tendeur lorsque les efforts suivant Z le nécessitent et de l'éclipser lors de travaux légers. Le changeur d'outils est composé d'une couronne de stockage rep.10 formée de secteurs rep.11 indépendants entre eux et pouvant se déplacer suivant l'axe C.D au moyen de tous systèmes mécaniques, électriques ou autres, à titre d'exemple : au moyen d'un vérin hydraulique rep.12* Chaque secteur est muni d'une pince rep.13 ou de tous systèmes permettant le maintien ou le retrait des outils. La commande de prise de l'outil ou de sa libération est intégrée dans le cycle de changement d'outils. Cette commande peut être un vérin hydraulique rep.14 servant à l'ouverture et à la fermeture des pinces. Le déplacement des secteurs, c'est à dire leur mise à niveau par rapport à la broche en H ou leur retrait en I ne peut se faire que commandé par le cycle de changement d' outil. D'une façon générale un seul secteur doit se déplacer lors du changement d'outils, mais dans certains cas plusieurs secteurs peuvent être mis simultanément en mouvement. Un bras de changement rep.15 est intégré dans le système, il a pour but de saisir les outils, de les extraire du cône de la broche rep.17 et du distributeur rep.16 et de les changer. Le cycle est le suivant 10) arrêt de la broche et indexation de sa position 20) mise à niveau en H de ltoutil rep.16 face à la broche par dé placement du secteur rep.11 3 ) mise en position de préhension du bras rep.15 en F 40) dégagement des outils, le bras prend la position H1 5 ) rotation suivant F1 F2 du bras 60) engagement des outils inversés, le rep.16 dans le cône de la broche, le rep.17 dans le magasin 70) rotation du bras pour une mise en position de repos en Q 80) retour du secteur porte-outil rep.11 en position de repos en C 90) rotation du magasin pour prése#ntation de l'outil suivant Dans cette forme d'application de ce changeur il apparait que le retrait en C de l'outil changé dégage complètement le champ de travail de la machine. La structure de cette machine permet également l'intégration du changeur dans le montant rep.4, cette disposition autorise un changeur simplifie. Les mouvements suivant C et D des secteurs permettant la mise en place de l'outil ou son extraction du cône de broche. Le cycle sera le suivant 10) présentation de la broche orientée dans l'axe de l'outil rep.18 20) engagement du cône par déplacement du secteur 19 suivant D.C 30) préhension par la broche 40) ouverture des pinces 5 ) départ de la broche suivant X l'opération changement sera la suivante 60) présentation de la broche faxe aux pinces ouvertes rep.18 70) fermeture des pinces 80) décrochage de l'outil dans la broche et dégagement suivant C.D 90) rotation du magasin présentation de l'outil suivant et suite des opérations à compter de la position 2 Lors de l'étude des machines à commande numérique la rigidité des transmissions est recherchée dans un but de précision des déplacements.Les moteurs et vis sont le plus souvent reliés par manchons il devient évident que dans le cas de fausses manoeuvres la broche ou les outils peuvent entrer en collision à pleine vitesse, ou à plein couple, ce qui a pour conséquence le bris de certains organes. tour remédier à ces défauts des détecteurs de contrainte tarés à l'effort nominal que doit subir l'organe considéré seront judicieusement disposés et reliés à la commande numérique. Ces détecteurs de contrainte auront pour but de faire stopper instantanément la machine lorsque le maximum d'effort aura été décelé par eux. Plusieurs détecteurs pourront dtre installés sur un mbme organe à protéger. D'autre part, la valeur de l'effort nécessaire pour fai re stopper la machine pourra être règlable sans toutefois dépasser l'effort nominal. Exemple : un chariot devant supporter à plein couple de la broche un effort de 500 kg. aura ses détecteurs tarés à cette valeur, cependant, lors d'essais de programme par exemple un potentiomètre pourra permettre le déclanchement du stop à un effort compris entre 100 kg. et 500 kg. REVENDLCATIONS 1 - Machine d'usinage à commande numérique, caractérisée en ce que l'unité dtusinage à fourreau coulissant se déplace à l'in térieur d'un bras support formé de deux joues à guidage parallèle. Ce bras à hauteur fixe est relié au bâti par un montant.L'ensemble bâti,montant,bras ayant la forme d'un col de cygne, ce dernier pouvant autre fermé par un mécanisme éclipsable afin de créer un cadre résistant aux efforts verticaux dus aux poussées de l'unité d'usinage. 2 - Mécanisme selon revendication 1, comportant un système de changement d'outils constitué d'un magasin de stockage de forme générale circulaire composé de secteurs mobiles munis de pinces ou de systèmes de prise d'outils. Ces secteurs se déplaçant pa rallèlement à l'axe du magasin. 3 - Mécanisme selon l'ensemble des revendications précédentes, ou l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déplacement des secteurs peut se faire par tous moyens mécaniques, électriques et autres, ces déplacements étant de course variable. 40 Revendication selon l'ensemble des revendications pré- cédentes, ou l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déplacement des secteurs a pour but d'engager ou de dégager les outils de la broche d'une machine outil. 50 Revendication selon l'ensemble des revendications pré- cédentes, ou l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le déplacement des secteurs a pour but de mettre sur un mêmo plan le cône de l'outil à changer et le cône de la broche de la machine, après changement de l'outil le secteur reprenant sa position première afin de dégager le champ de travail de la machine. 60- Mécanisme selon l'ensemble des revendications précédentes, ou l'une des revendications précédentes, caractérisé-en ce que le système de magasin de stockage peut atre constitué d'une chaîne, chaque maillon possédant les pinces ou les systèmes de prise d'outils se déplacera suivant un axe perpendiculaire au sens du déplacement des maillons afin de permettre l'engagement de l'outil, son dégagement du cône de la machine, son dégagement du plan de travail ou sa mise en position sur le même plan que la broche porte outils. 7 - Mécanisme selon l'ensemble des revendications précédentes, ou l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les magasins porte-outils circulaires ou par chaine ont un bras de transfert des outils intégré ou non au magasin. 80- Mécanisme selon l'ensemble des revendications précédentes, ou l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les outils pourront être remplacés par tout autre objet, les principes des mécanismes décrits n'étant pas limités aux seuls changeurs d'outils. 90 Mécanisme selon l'ensemble des revendications précédentes, ou l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ensembles mécaniques devant recevoir des efforts pour ront être équipés de détecteurs de contrainte tarés aux efforts nominaux qu'ils devront recevoir, ces détecteurs de contrainte ayant pour but de faire stopper les mouvements considérés dans le cas d'efforts jugés trop importants.