Brevet FR2488540A1 — publié le 19820219

L'invention concerne d'une manière générale les machines-outils, et plus particulièrement des machines- outils utilisant des plateaux interchangeables qui sont montés ou alignés sur une embase de réception, adjacente au bâti principal de la machine. L'échange de plateaux sur une machine-outil est une technique bien développée dans ce domaine et selon laquelle des plateaux présentant une surface commune d'alignement avec la machine peuvent être utilisés pour adapter des pièces à travailler à la machine. Lorsqu'on utilise des plateaux communs, une première pièce peut donc être usinée par un outil de coupe de la machine pendant qu'une deuxième pièce peut être montée sur un plateau, à une certaine distance de la machine, pour remplacer ensuite la pièce finie. L'échange des plateaux porte-pièces peut être réalisé automatiquement par des échangeurs de plateaux ou bien à la main par un opérateur. L'alignement et le positionnement final du plateau par rapport à lamachine-outilsont d'une importance primordiale et divers dispositifs de positionnement des plateaux ont été utilisés dans l'art antérieur. Un dispositif antérieur, décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NI 3 054 333, comprend plusieurs pieds coniques de position- nement situés sur une embase de réception, et un nombre identique de douilles coniques complémentaires, réalisées dans la surface inférieure d'un plateau, ce dernier étant bridé par emboîtement à tenon et mortaise, au moyen d'un piston de serrage. Il est possible de faire un rapprochement entre le dispositif décrit dans le brevet précité et d'autres types analogues de dispositifs de positionnement à "axes projetés", dans lesquels un axe conique est avancé dans une douille complémentaire afin de positionner un élément par rapport à un autre. Le problème posé par l'utilisation d'un tel mécanisme pour l'alignement final d'un plateau sur une embase de réception est qu'il est difficile d'aligner les axes et les douilles pour mettre de niveau le plateau dans un plan horizontal et qu'il est également difficile de positionner les axes et les douilles afin qu'ils ne tendent pas à s'opposer mutuellement pour le positionnement radial par rapport à l'axe. De plus, il convient de noter que, étant donné l'apparition d'une usure inévitable dans un ou plusieurs jeux d'axes et de douilles, le plateau peut s'incliner par rapport au plan horizontal et tendre à perdre son alignement dans l'empilage vertical constitué par l'embase de réception, ce plateau et la pièce. Un second dispositif antérieur d'alignement de plateau est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 543 392. Dans ce dispositif, l'embase de réception et la face inférieure du plateau comprennent chacune la moitié d'un accouplement facial à plusieurs dents complémentaires. Les demi-accouplements amovibles tendent à minimiser et répartir l'usure entre les dents d'accouplement, ce qui tend à maintenir la précision de la hauteur de l'empilage et l'attitude de niveau du plateau par rapport à la machine- outil. Cependant, les faces dentées sont coûteuses à produire et il est difficile de réaliser des demi-accouplements de plateaux qui s'ajustent avec une facilité égale sur le demi- accouplement de l'embase de réception. On a éliminé les difficultés posées par ces types de dispositifs antérieurs au moyen d'un mécanisme particulier utilisant une combinaison à axe et douille pour réaliser l'alignement, ainsi que des surfaces rigides et fermes d'appui pour le bridage et le positionnement final du plateau par rapport à l'embase de réception. L'invention a donc pour objet un mécanisme d'alignement de plateaux capable d'aligner avec précision un plateau par rapport à une embase de réception, tout en présentant une surface de positionnement dure, pouvant supporter les forces d'usinage. L'invention concerne donc un dispositif d'alignement à axe et douille ou tenon et mortaise, pouvant rattraper l'usure se produisant à l'interface de l'axe et de la douille. Le dispositif d'alignement de plateaux selon l'invention peut répartir l'usure sur une grande surface dans l'empilage serré constitué par l'embase d'alignement, le plateau et la pièce, de manière que la précision de la hauteur globale de l'empilage soit maintenue. - L'invention sera décrite et représentée ci-après dans son application à une machine-outil utilisant un échangeur de plateaux, un élément destiné à recevoir des plateaux communs provenant de l'échangeur, et des moyens de serrage et de libération du plateau placé sur l'élément de réception, aux moments d'échange. A cet effet, l'embase de réception présente une première surface rigide de positionne- ment constituée par des patins d'usure ou, en variante, des barres d'usure, et chaque plateau présente une seconde surface rigide et complémentaire de positionnement destinée à porter contre la première surface de positionnement lorsque ce plateau est serré sur l'embase de réception. Une douille d'alignement est ménagée dans le plateau et fixée à ce dernier par un ressort à diaphragme qui réalise un montage - souple supportant la douille. Un axe d'alignement est positionné rigidement sur l'élément de réception du plateau et présente une extrémité conique. La douille destinée à recevoir l'axe présente un évidement extrême- conique complémentaire destiné à s'enclencher avec l'axe lorsque le plateau est serré. Ainsi, au cours d'une première partie du mouvement de serrage, la douille du plateau s'enclenche avec l'extrémité de l'axe et, au cours d'une seconde partie de la course continue de serrage, la douille du plateau fléchit sous le ressort souple à diaphragme afin de permettre l'entrée en contact des surfaces rigides de positionnement du plateau et de l'embase de réception, ce qui assure un alignement précis autour de l'axe rigide et un serrage puissant du plateau sur les surfaces depositionnement, permettant de supporter les forces d'usinage. Toute usure de l'extrémité de l'axe ou de la douille complémentaire est rattrapée par le support à diaphragme flexible qui porte la douille. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'une machine-outil comportant le dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue en plan, suivant la flèche 2 de la figure 1, montrant l'élément de réception des plateaux; - la figure 3 est une coupe de l'élément de réception du plateau, suivant la ligne 3-3 de la figure 2; - la figure 4 est une coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la figure 2; - la figure 5 est une autre coupe partielle montrant les éléments de la figure 4 en position desserrée; et - la figure 6 est une vue partielle de la douille de-la figure 5, suivant la ligne 6-6 de la figure 5. La figure 1 représente une machine-outil 10 qui comporte un dispositif 11 d'échange de plateaux comprenant une glissière linéaire 12 équipée d'un mécanisme d'entraînement (non représenté) destiné à faire glisser un plateau 13 jusqu'à un élément 14 de réception placé à proximité immédiate du bâti 15 de la machine-outil. Le dispositif d'échange de plateaux peut, en variante, être un mécanisme tournant ou bien être simplement remplacé par une opération manuelle. Le bâti 15 de la machine-outil porte une broche 16 et un outil 17 de coupe capable d'effectuer diverses opérations d'usinage sur une pièce (non représentée). Les pièces sont montées sur la machine au moyen de divers plateaux communs 13 qui peuvent être échangés de façon choisie sur l'élément 14 de réception. Cet élément 14 comprend une embase 18 de réception contre laquelle le plateau 13 est serré et maintenu fixement par rapport à cette dernière pendant une opération d'usinage. Il convient de noter que l'embase 18 de réception est représentée sous une forme circulaire et peut être mise en rotation par un mécanisme de commande (non représenté) par rapport à un bâti inférieur 19 qui est fixe par rapport au bâti 15 de la machine. Cependant, il n'est pas nécessaire que l'embase 18 de réception soit rotative et cette possibilité de rotation n'entre pas dans le cadre de l'invention. L'embase 18 de réception comporte plusieurs axes ou pieds 20 de positionnement et d'usure contre lesquels le bord inférieur 24S854C 21 d'une lèvre 22 de serrage du plateau est serré pendant les opérations d'usinage. Bien que les axes 20 d'usure soient représentés comme étant séparés les uns des autres, il convient de noter que deux axes 20, tels que-ceux montrés sur la figure 1, peuvent être remplacés par une bande longitudinale d'usure, ayant une section droite similaire et passant par les deux bossages 23, parallèlement à une glissière 24 de réception. Il est évident que la glissière 24 de réception est parallèle à la glissière 12 d'échange et qu'elle peut être déplacée d'une position haute (représentée) dans laquelle sa surface supérieure 25 est située au niveau de la surface supérieure 26 de la glissière 12 d'échange afin de recevoir un plateau 13 d'entrée, vers une position basse dans laquelle la glissière 24 est ensuite amenée par un déplacement vertical afin de serrer la lèvre 22 de serrage du plateau vers le bas, contre les axes d'usure 20 de l'embase 18 de réception. Le mécanisme de montée et de descente sera décrit plus en détail ci-après en regard de la coupe de la figure 3. La vue en plan de la figure 2 montre que l'embase 18 de réception comporte plusieurs bossages 23 qui sont usinés et équipés d'axes ou pieds 20 d'usure destinés à supporter un plateau serré 13. Les bords latéraux 27 et 28 de la glissière 24 de réception sont parallèles à la glissière 12 d'échange et ont la même largeur que cette dernière, afin qu'un plateau 13 en mouvement puisse passer de façon continue d'une glissière à l'autre. Deux axes 29 de positionnement sont montés dans l'embase 18 de réception et passent dans des joints 30 disposés dans la glissière 24 de réception. Ces axes 29 de positionnement sont disposés de manière à être opposés l'un à l'autre par rapport à l'axe vertical central 31 de la glissière 24. La coupe de la figure 3, qui passe par l'axe vertical 31 de l'embase 18 de réception, montre que cette dernière comprend généralement une partie inférieure circulaire à bride 32 qui se prolonge par une partie centrale principale 33, également circulaire. La partie centrale 33 présente un alésage 34 qui forme un cylindre logeant étroitement un piston 35, cet alésage 34 s'étendant de la surface supérieure 36 de l'embase 18 jusqu'à un fond 37 qui forme un épaulement avec l'alésage 34. Un second alésage 38 est usiné dans l'embase 18 de réception, à partir de la surface inférieure 39 jusqu'au fond 37 de l'alésage 34, afin de piloter le piston 35 logé dans ce dernier. Le piston 35 comprend un diamètre central 40 logé dans l'alésage 34 et deux diamètres pilotes extrêmes et opposés 41, 42, le premier descendant dans le second alésage 38 et le second s'élevant dans un troisième alésage 42 qui est réalisé à travers un chapeau 44 de cylindre logé sur la surface supérieure 36 de l'embase 18 de réception. Le chapeau 44 de cylindre sert à recouvrir le piston 35 et à limiter sa course vers le haut, le piston 35 étant arrêté par une partie pilote 45 formée sur le chapeau 44 et pénétrant dans l'alésage 34. Des orifices convenables 46, 47 sont ménagés dans l'embase 18 de réception et dans le chapeau extrême 44 du cylindre afin de permettre la circulation d'un fluide hydraulique permettant de faire monter et descendre le piston 35. Le diamètre pilote supérieur 42 du piston 35 comporte un tronçon pilote extrême 48 de diamètre encore plus petit, faisant saillie de ce diamètre 42 et se logeant dans un alésage 49 de la glissière 24 de réception. Cette dernière se présente sous la forme d'une plaque à peu près rectangulaire, centrée sur l'alésage 49, et des vis 50 fixent la glissière 24 au piston 35. La glissière 24 de réception comporte une jupe annulaire 51 qui descend autour du chapeau extrême 44 du cylindre afin d'assurer une protection contre la poussière. Comme montré sur la figure 3, le plateau 13 présente une section droite à peu près rectangulaire et sa surface inférieure 53 présente une rainure 52 de glissement. Deux lèvres 22 de serrage sont fixées à la surface inférieure 53 du plateau 13 par des vis 54 de manière que, une fois que le plateau 13 est glissé en position sur la glissière 24 de réception, il puisse être élevé ou abaissé avec cette dernière. Les lèvres 22 de serrage s'étendent le long de la surface inférieure 53 de la glissière 24 de réception et un léger jeu 55 est ménagé entre la surface supérieure 25 de la glissière 24 et la rainure 52 248854C du plateau 13. L'embase 18 de réception comporte plusieurs bossages 23 répartis à égale distance les uns des autres autour de l'axe central 31 et dans chacun desquels un trou borgne convenable 56 est réalisé afin de recevoir un tenon 57 de guidage d'un axe 20 d'usure et de positionnement d'un plateau. L'axe 20 d'usure et de positionnement comporte une tête 58 appliquée sur la surface supérieure 59 du bossage 23 de l'embase de réception, et la tête cylindrique 58 de l'axe présente une partie évidée 60 de manière que seule la partie 61 de la tête 58 située immédiatement au-dessous de la glissière 24 de réception porte contre la.lèvre 22 de serrage du plateau 13. La figure 3 montre le piston 35 dans sa position basse de serrage dans laquelle la glissière 24 de réception est également abaissée à force afin de retenir la lèvre 22 de serrage du plateau 13 contre l'axe 20 d'usure. La coupe de la figure 4, qui passe par l'axe 29 de positionnement représenté sur la figure 2, montre que l'axe 29 de positionnement comporte une bride cylindrique 62 qui est appliquée contre la surface supérieure 63 d'un bossage spécial 64 formé sur l'embase 18 de réception, l'axe 29 comportant un tronçon cylindrique principal 65 qui fait saillie de la bride 62 et qui aboutit à un tronçon conique 66 situé à l'extrémité 67 de l'axe 29. Le tronçon cylindrique principal 65 de l'axe 29 passe dans un joint 68 en élastomère qui est fixé dans un lamage 69 réalisé dans la glissière de réception, au moyen d'un élément 70 de retenue et de vis 71. Le lamage 69 est concentrique à un trou 72 de dégagement ménagé dans la glissière 24 et dans lequel passe l'axe 29 de positionnement. Le plateau 13 comporte une douille 73 logée dans un lamage 74 qui est réalisé dans la rainure 52, et elle est fixée par des pieds 75 et des vis 76. La douille 73 comporte un rebord cylindrique épais 77 qui s'amincit vers le bas jusqu'à une âme cylindrique centrale 78 formant un ressort à diaphragme, relativement rigide dans les directions radiales par rapport au rebord 77, mais pouvant se déplacer axialement et présentant une certaine souplesse par rapport au rebord 77. L'âme 78 aboutit à une douille intérieure 79 dans laquelle est usiné un logement conique 80 correspondant au tronçon conique 66 de l'axe 29 de positionnement. Il apparaît donc que, lorsque le plateau 13 est serré vers le bas sous l'effet de la traction de la glissière 24 de réception contre la lèvre 22 de serrage, la douille 80 s'enclenche avec l'axe 29 de positionnement et réalise un alignement précis du plateau 13 autour de l'axe 29 dans les directions radiales. Comme représenté, l'âme 78 du diaphragme est soumise à une légère contrainte, bien que la déformation soit imperceptible et s'étende généralement sur une plage de quelques centièmes de millimètre dont une seule partie est utilisée. Ainsi, la position verticale finale du plateau est établie et maintenue par le contact de la lèvre 22 de serrage sur la surface rigide 81 de positionnement présentée par l'axe 20 d'usure, et elle ne dépend pas du positionnement vertical de la douille 80 sur l'axe 29. De cette manière, la hauteur totale d'empilage de l'ensemble, à savoir l'embase de réception, le plateau et la pièce (non représentée), peut être maintenue par rapport à la machine-outil. La course descendante du serrage du piston 35 de la figure 3 réalise l'enclenchement de la douille 80 et de l'axe 29 sur une première partie, puis la douille souple 80 permet au plateau 13 d'être serré vers le bas sur les axes rigides 20 d'usure de l'embase 18 de réception au cours de la partie finale de la course du piston. La figure 5 montre les éléments de la figure 4 en position haute dans laquelle la surface supérieure 25 de la glissière 24 de réception porte contre la rainure 52 de glissement du plateau 13, cette surface 25 étant alignée avec l'extrémité supérieure 67 de l'axe 29 de positionnement. Il apparaît que le joint 68 en élastomère de la glissière 24 de réception tend à se resserrer sur le tronçon conique 66 de l'axe 29 au cours de cette course vers le haut, et le joint 68 se referme donc autour de l'extrémité 67 de l'axe 29 afin d'empêcher l'arrivée de saletés sur le tronçon conique 66 de positionnement, qui est important, au cours des échanges de plateaux, lorsque l'extrémité 67 de l'axe 29 est mise à découvert. La figure 6 montre l'élément 73 à douille et ses parties cylindriques respectives 77, 78, 79 et 80, l'élément 73 étant fixé dans le lamage 74 du plateau par des pieds 75 et des vis 76. Comme indiqué précédemment en regard de la figure 1, les deux axes 20 d'usure, situés sur un côté commun de la glissière 24 de réception, peuvent être remplacés par une barre longitudinale ayant une section droite analogue à celle montrée par le profil de la tête 58 d'axe de la figure 3, afin d'offrir une plus grande surface pour la répartition de l'usure pendant la durée de vie de l'élément 14 de réception de plateaux. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alignement de plateaux dans une machine-outil, comprenant un échangeur de plateaux (13), un élément (14) de réception d'un plateau qui comporte une embase (18) destinée à recevoir un plateau de l'échangeur, et des moyens de serrage et de desserrage du plateau situé sur l'élément de réception, à des moments choisis d'échange, le dispositif étant caractérisé en ce que l'embase de réception présente une première surface rigide (20) de positionnement, le plateau présente une seconde surface rigide (22) de posi- tionnement, une douille (80) d'alignement est réalisée dans l'une des pièces constituées par le plateau et l'élément de réception, un axe (29) d'alignement, dont la forme correspond à celle de la douille, étant situé sur l'autre desdites pièces constituées par le plateau et l'élément de réception, et l'une des pièces constituées par l'axe et la douille est portée par des moyens flexibles de montage de manière que le plateau puisse être déplacé et aligné par l'enclenchement dudit axe et de ladite douille au cours d'une première partie d'un mouvement des moyens de serrage, puis qu'il soit maintenu et serré en position fixe, par l'entrée en contact desdites première et seconde surfaces rigides, au cours d'une seconde partie du mouvement des moyens de serrage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les moyens souples de montage comprennent un ressort (78) à diaphragme. 3. Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que ledit axe (29) présente une extrémité conique (66) et en ce que ladite douille (80) présente un alésage conique. 4. Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que les première et seconde surfaces de position- nement sont planes.