Brevet FR2477052A1 — publié le 19810904

La présente invention se rapporte à un chargeur d'outils pour l'alimentation de machines-outils pour l'usinage des mé- taux, composé d'un chariot porte-outils mobile et d'une plate- forme fixe, ce chariot et la plate-forme étant munis de moyens de positionnement et d'accouplement. Ce chargeur d'outils représente un progrès notable dans le domaine technique industriel auquel il est destiné car, il révolutionne l'opération d'alimentation d'une machine en nouveaux outils, cette opération étant de ce fait standardisée, rationnelle et précise, en même temps qu'il élimine la néces- sité d'équiper la machine-outil de son propre magasin d'outils fixe qui, jusqu'à présent était incorporé à la machine. Ainsi qu'il est bien connu, les machines-outils moder- nes ont des caractéristiques de conception très avancée compa- rativement: à celles des machines antérieures; par ailleurs elles ont un meilleur rapport temps de coupe/temps total du cycle de travail. Pour obtenir ce résultat, les constructeurs de machines équipent maintenant leurs machines de divers organes de com- mande automatique qui, malheureusement, ont conduit à un ac- croissement du prix et à une réduction de la souplesse d'em- ploi de la machine. Ceci est particulièrement vrai pour l'opération de chan- gement automatique d'outils exécuté sur les machines outils à métaux normales, telles que fraiseuses, aléseuses, tours- alésoirs, ainsi que sur les centres d'usinage ce terme étant habituellement adopté pour des machines capables d'exécuter indépendamment et automatiquement une ou plusieurs des opéra- tions précitées. Jusqu'à présent, on équipait encore ces machines-outils de leur magasin d'outils propre indépendant, auquel il est difficile d'avoir accès pour charger et décharger les outils et dans lesquels, en outre, les outils eux-mêmes sont disposés dans des positions mal appropriées pour permettre le contrôle rapide de l'état de leurs arêtes de coupe. Le temps nécessaire pour transférer un outil d'un maga- sin général à un transporteur habituellement constitué par un chariot ou une courroie transporteuse, et, de ce transpor- teur à un magasin d'outils fixé sur la machine, affecte ap- préciablement le temps du cycle de travail de la machine; en outre, ces opérations de transfert d'outils peuvent conduire à des erreurs et à des difficultés, en raison de la diversité des spécifications des différentes machines et à l'arrange- ment, fréquemment compliqué, des outils dans le magasin fixé sur la machine, ainsi que par suite d'une lecture incorrecte du numéro de code d'un outil ou d'une erreur de prévision de l'espace disponible pour recevoir l'outil dans le magasin. Le chargeur d'outils suivant l'invention est conçu pour éliminer ces difficultés. Surtout, il supprime dans ces machines-outils quels que soient leur type et leur origine, la nécessité de disposer d'un magasin d'outils. indépendant qui est alimenté en outils a l'unité lorsque les outils usés sont remplacés, de sorte que les machines sont moins coûteuses et sont d'une conception moins compliquée. Par ailleurs, ce chargeur d'outils permet de programmer et d'exécuter simultanément les changements des outils qui subissent des degrés d'usure analogues sur toutes les machi- nes implantées dans une usine, ce qui assure une simplifica- tion et une rationalisation des opérations et l'abaissement de leur coût. En outre, le chargeur d'outils (et ceci constitue peut- être son plus grand avantage) permet un changement d'outils épargnant toute perturbation qui ne comporte pratiquement au- cun risque d'erreur dû aux difficultés de manoeuvrer les tê- tes de travail de la machine pour les amener aux magasins d'outils fixes, notamment lorsque ces magasins sont placés dans des positions qui ne sont pas facilement visibles de l'o- pérateur. Une première caractéristique du chargeur d'outils sui- vant l'invention consiste, ainsi qu'on l'a déjà mentionné en ce qu'il comprend, d'une part, un chariot mobile dont la structure de base, qui est de préférence montée sur roues, porte une colonne à laquelle sont fixés deux ou plus de deux disques porte-outils horizontaux et rotatifs, l'un au-dessus de l'autre et, d'autre part, une plate-forme ancrée au sol à côté de la machine, le chariot et la plate-forme étant équi- pés d'organes de positionnement et d'accouplement. La deuxième caractéristique du chargeur d'outils préci- té réside dans le fait que ses organes de positionnement et d'accouplement sont de nature mécanique, électrique et élec- tronique et qu'ils sont étudiés de manière à faire en sorte que le chariot puisse être placé positionné et fixé sur la plate-forme en position précise puis que ses porte-outils puissent être mis en rotation par cette plate-forme pour pré- senter les outils à la machine à desservir. La troisième caractéristique du chargeur d'outils rési- de dans l'utilisation de moyens de positionnement du chariot par rapport aux outils dont il est équipé; ces moyens de po- sitionnement sont composés d'une série de taquets d&actionne- ment réglables placés à l'arrière du chariot et qui actionnent. sélectivement des micro-interrupteurs correspondants logés dans la botte a micro-interrupteurs fixée sur la plate-forme fixe. La quatrième caractéristique réside dans l'utilisation des moyens de positionnement du chariot qui comprennent un repère prévu sur la colonne supportant les disques porte-outils ainsi que la roue pivotante centrale du groupe de trois roues sur lequel le chariot est de préférence monté. La cinquième caractéristique réside dans la présence de moyens pour coupler le chariot à la plate-forme fixe, moyens qui comprennent un plateau inférieur central porté par la co- lonne, dans lequel peut s'engager une clavette fixée à un man- chon actionné par came prévu sur la plate-forme et deux guides latéraux inférieurs, situés entre les roues et prévus pour coo- -4 pérer avec deux contre-guides longitudinaux portés par la plate-forme, dans lesquels sont montées au moins quatre pai- res de roulements perpendiculaires l'un à l'autre conçus pour. diriger le chariot vers les deux blocs d'ancrage. La sixième caractéristique réside dans des moyens ser- vant à faire tourner les porte-outils par rapport à la tête - mobile du changeur d'outils automatique de la machine, ces moyens étant composés d'un groupe moteur-réducteur-manchon, et d'un dispositif de décodage électronique du type trigonomè- tre ou codeur, c'est-à-dire d'un générateur d'impulsions angu- laires, en variante aux micro-interrupteurs, tous ces éléments étant montés sur la plate-forme. D'autres caractéristiques et avantages de la machine apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, - la Fig. 1 est une vue avant du chariot; - la Fig. 2 est une vue de c8té de ce chariot; - la Fig. 3 est une vue de dessus du chargeur d'outils; - les Fig. 4, 5 et 6, sont respectivement des vues avant, de côté et de dessus de la plateforme fixe; - la Fig. 4a représente un détail de la Fig. 4 à plus grande échelle; --les Fig. 7 et 8 sont respectivement des vues avant et de dessus du chargeur d'outils, avec le chariot bloqué sur la plate-forme fixe qui-est placée à côté de la tête de la ma- chine-outils, prêt pour le changement d'outil automatique. Ainsi qu'on peut le voir sur les dessins, le chariot porte-outils (Fig. 1, 2 et 3) est mobile et de préférence mon- té sur trois roues 1, 2 et 3, dont la roue avant 3 est pivo- tante et il comprend essentiellement une structure de base 4 partant une colonne 5 qui, à son tour, porte deux ou plus de deux disques porteoutils horizontaux 6, 7, les disques étant au nombre de deux dans l'exemple de réalisation représenté. Les disques 6, 7 et la colonne 5 forment un ensemble rotatif. La colonne 5 est supportée et guidée-par des roulements a billes 8 non représentés en détail sur la Fig. 1. Dans sa partie inférieure, la colonne 5 porte un pla- teau 9 dans lequel s'engage une clavette d'entraînement 37 prévue sur la plate-forme P (voir Fig.6) â l'aide de laquel- le il peut être positionné sous l'action de moyens prévus à cet effet qui seront décrits plus complètement dans la suite. La colonne 5 est encore munie (voir Fig.l) d'un repère qui est utilisé pour la mise en place du chariot C sur la plate-forme P, par positionnement approprié de la roue avant 3 et des deux guides prévus au bas de la structure de base 4. Ces derniers guides 13, 15 ont un profil en double F et ils s'appuient et agissent sur des paires de roulements ou galets 26, 27 et 28, 29 perpendiculaires entre eux dans chaque paire qui sont montés sur les contre-guides 18, 19 pré- vus sur la plate-forme P (voir Fig.6), jusqutà ce qu'ils soient ancrés sur des blocs anti-friction 30, 31. Par ailleurs, à l'arrière du chariot C (Fig.2 et 3) sont prévus une série de taquets d'actionnement qui sont ajustés de façon appropriée pour actionner les micro-interrupteurs logés dans la botte à microinterrupteurs 16 située dans la position correspondante sur la plateforme C (voir Fig.6) de sorte que le chariot C peut être placé dans une position pré- cise par rapport aux outils à fournir et, par conséquent, par rapport à la série de taquets d'actionnement saillants. Le chariot C (Fig.2) est complété par une poignée 11 grâce à laquelle on peut le pousser à la main, ainsi que par un anneau 12 pour le levage. Il est évident que ce chariot C, outre qu'il peut être déplacé de la façon indiquée plus haut, peut également être déplacé automatiquement, s'il est motorisé, ou bien s'il est conçu pour circuler sur une voie magnétique, ces variantes étant évidentes et pouvant être appliquées sans sortir du cadre de l'invention. Certaines des parties de la plate-forme P ont déjà été décrites plus haut. Ainsi qu'il ressort clairement des Fig.4, et 6, cette plate-forme est essentiellement composée d'un support de base 17 sur lequel sont montés les contre-guides 18, 19, la boite à micro-interrupteurs 16, les paires de rou- lement ou galets 26 à 29 et les portées 30 à 31 (qui ont déjà été mentionnées plus haut) et-cette plate-forme comprend éga- lement un réducteur 20 muni d'un manchon 36 servant à comman- der le mouvement de rotation qui est placé au centre du sup- port 17, une deuxième boUte de micro-interrupteurs de décoda- ge et préréglage 21, ainsi qu'un moteur d'entraînement 34 et une unité électronique de positionnement angulaire 35 (repré- sentée schématiquement sur le dessin), de préférence composée d'un trigonométre ou codeur, c'est-à-dire de générateurs d'im- pulsions angulaires. Le décodage des positions angulaires concernant les dis- ques porte-outils 6, 7 s'effectue par l'intermédiaire de la bo te à microinterrupteurs 21 et des cames montées sur le manchon 36 sur lequel est agencée la clavette d'entraînement 37 mentionnée précédemment. Sur la Fig. 6, sont également désignés par les référen- ces 22 à 25 les trous filetés destinés à recevoir les moyens de calage grâce auxquels la plate-forme P peut être ancrée au sol en position précise à c8té de la ou des machines-outils à desservir. Finalement, les références 32 et 33 désignent des butoirs d'arrêt du chariot C munis d'un réglage à vis. Sur les Fig. 7 et 8, le chariot mobile C est monté sur la plate-forme P, cet ensemble constituant le chargeur d'ou- tils suivant l'invention. A côté du chargeur d'outils est représentée schémati- quement la tête de machine-outil qui est équipée d'un changeur d'outils simple, désigné par la lettre U. Toutefois, sans pour cela sortir du cadre de l'invention, le chargeur d'outils peut desservir un robot ou autre appareil équivalent en remplace- ment du changeur d'outils automatique U. Suivant une forme préférée du chargeur d'outils représenté à titre d'exemple sur le dessin, les roues 1, 2, 3 du chariot C sont surélevées au- dessus du sol d'une hauteur limitée à 5 mm mais naturellement, cette distance et les autres cotes analogues peuvent être modifiées suivant le besoin. Le fonctionnement du chargeur d'outils ressortira de façon évidente de la description donnée ci-dessus. Toutefois, pour mieux faire comprendre le fonctionne- ment, on indiquera en regard des Fig. 7 et 8 que, lorsque le chariot C a été placé dans une position précise et reproduc- tible, aussi bien en hauteur que latéralement, grâce aux moyens décrits plus haut et lorsque le chariot C a été mis en place par l'actionnement des micro-interrupteurs 16 par les taquets 14, le changeur d'outils automatique U (ou un ro- bot) peut maintenant avancer puis tourner de 180 , puis reve- nir à une position prédéterminée et réglable 38, dans laquel- le il est prêt pour prélever l'outil voulu sur le disque 6 ou 7. La deuxième botte de micro-interrupteurs 21 prévue sur la plate-forme P sert à commander la position angulaire exacte du manchon 36 ou, plutôt, de la clavette 37 montée sur ce man- chon, par rapport au plateau 9 et par rapport au repère cor- respondant 10 porté par le chariot Cc REVENfDI CAT IONS 1 - Chargeur d'outils pour l'alimentation de machines- outils pour l'usinage des métaux, caractérisé en ce qu'il com- prend un chariot porte-outils mobile et une plate-forme fixe (P), ce chariot et cette plate-forme étant tous deux équipés d'éléments d'accouplement et de positionnement, en ce que cette plate-forme est ancrée au sol, à c8té d'une machine-ou- til ou de plusieurs machines-outils, et peut être accouplée au chariot porte-outil. 2 - Chargeur d'outils suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le chariot porte-outils comprend une structure de base (4) montée de préférence sur trois roues (1, 2,3) dont la roue avant (3) est pivotante, cette structu- re supportant une colonne (5) qui porte elle-même deux ou plus de deux disques porte-outils horizontaux (6, 7) disposés l'un au-dessus de l'autre et qui peuvent-être mis en rotation par des moyens appropriés, le chariot pouvant être déplacé. manuellement à l' aide d'une poignée appropriée (11) ou encore automatiquement par l'intermédiaire d'un moteur ou de moyens magnétiques. 3 - Chargeur d'outils suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens servant à accoupler le chariot-à la plate-forme fixe (P) comprennent deux guides latéraux inférieurs (13, 15) à section en F situés entre les roues (1, 2) du chariot et qui s'accouplent à deux contre- guides longitudinaux (18, 19) portés par la plate-forme fixe et dans lesquels sont montés au moins quatre paires (26, 27, 28, 29) d'organes de portée perpendiculaires entre eux dans chaque paire destinés à guider le chariot jusqu'aux deux blocs d'ancrage (30, 31), et ces moyens d'accouplement comprenant également un plateau inférieur (9) solidaire de la colonne porte-disques (5) du chariot, dans lequel peut s'engager une clavette (37) montée sur un manchon (36) commandé par came prévu sur la plate-forme. 4 - Chargeur d'outils suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend, comme moyens pour positionner le chariot par rapport à la plate-forme fixe (P), un repère (10) prévu sur la colonne porte-disques (5), ainsi que la roue avant pivotante (3) du chariot. - Chargeur d'outils suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte, comme moyens de po- sitionnement du chariot, une série de taquets d'actionnement saillants et réglables (14), prévus à l'arrière du chariot et destinés à actionner sélectivement les micro-interrupteurs prévus dans la boîte à microinterrupteurs (16) montés sur la plate-forme (P). 6 - Chargeur d'outils suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la plate-forme fixe (P) ancrée au sol par des moyens appropriés, comprend en dehors des moyens précités pour le positionnement et 1 'accouplement du chariot, un support de base (17) sur lequel ces moyens sont montés et un moteur (34) muni d'un réducteur et du manchon (36) précité ainsi qu'un dispositif électronique de positionnement angulaire, qui est lui-même composé de préférence d'éléments formant trigonomètre ou codeur, c'est-à-dire de générateurs d'impulsions angulaires et, finalement, elle comprend une deuxième botte à micro-interrupteurs (21) qui est montée de même sur la plate-forme fixe (P) en amont de l'unité électro- nique de positionnement angulaire et qui est à son tour capa- ble de décoder la position angulaire du ou des disques porte- outils (6, 7).