Brevet FR2488825A1 — publié le 19820226

L'invention concerne une machine-outil comportant une poupée pouvant être garnie d'un outil, un groupe d'en- trainement de la broche d'outil, un porte-pièce sur lequel peut être fixée une pièce, plusieurs guides de coulisseau et des coulisseaux qui permettent un mouvement relatif entre porte-pièce et poupée dans plusieurs directions coordonnées et un entraînement pour chacun des coulisseaux. On connaît des machines-outils dans lesquelles on fixe la pièce sur une table et l'enlèvement de matière s'ef- fectue par déplacement d'une poupée portant l'outil dans les différentes directions coordonnées, généralement au nombre de trois. Cela est désavantageux lorsqu'on veut exécuter avec changement automatique de l'outil plusieurs opérations succes- sives dans lesquelles on utilise des outils différents, car alors, il faut chaque fois amener la poupée à une position fixe de changement d'outil dans laquelle les outils sont présentés et repris par un magasin à outils. On connaît inversement des machines-outils dans lesquelles tout le mouvement relatif entre pièce et outil s'effectue par déplacement de la pièce suivant les différents axes de coordonnées tandis que la poupée est fixe. Il est vrai que les machines-outils de ce genre conviennent à un change- ment automatique et rapide de l'outil à l'aide d'un magasin à outils mais le nombre de possibilités d'usinage est restreint. L'invention a pour but de fournir une machine-outil dans laquelle au moins une partie du mouvement relatif entre outil et pièce s'effectue par déplacement de la poupée mais dans laquelle il soit possible aussi de changer automatiquement et rapidement l'outil à l'aide d'un magasin à outils. Selon l'invention, ce problème est résolu par une machine-outil caractérisée par le fait que la poupée, le groupe d'entraînement qui lui est adjoint, un magasin à outils destiné à de multiples outils et un changeur d'outils servant à déplacer des outils entre le magasin à outils et la poupée sont portés conjointement par un coulisseau principal pouvant se déplacer suivant un axe horizontal et que ce coulisseau court sur deux glissières disposées avec espacement qui défi- nissent un plan de coulissement incliné relativement à l'hori- zontale. 2 2488825 Dans la machine-outil selon l'invention, le magasin à outils suit rigidement le mouvement de la poupée. Ainsi, dans toute position de la poupée, aucun mouvement de la poupée n'est nécessaire pour un changement d'outil. Etant donné que tout le mouvement de la poupée et du magasin à outils s'effectue exclusivement en direction horizontale, les forces à appliquer à cet effet sont petites; la préci- sion du mouvement de la poupée n'est aucunement influencée par l'entraînement du magasin à outils. Grâce à la forme oblique donnée, selon l'invention, au guide du coulisseau principal portant la poupée, son groupe d'entraînement et le magasin à outils ainsi que le chargeur d'outils, on arrive à ce que le poids total appréciable de ces parties soit transmis sûrement et sans jeu au socle de la machine, le guide de coulisseau ayant de petites dimensions horizonta- les. Les petites dimensions horizontales du guide oblique de coulisseau sont particulièrement avantageuses aussi parce qu'elles fixent en même temps la distance horizontale entre le magasin à outils et l'extrémité de travail de la poupée. Ainsi, le changeur d'outils n'a à franchir qu'une courte distance et cela a des effets avantageux aussi bien sur son prix de revient que sur sa masse, qui doit également être déplacée en même temps que la poupée, et aussi sur sa vitesse de travail. Selon un mode d'exécution, le plan de coulissement fait avec l'horizontale un angle de 55 à 75', de préférence de 700. On obtient ainsi une transmission particulièrement avantageuse des forces et des couples du coulisseau principal aux glissières avec des dimensions peu encombrantes du guide oblique de coulisseau. Selon un autre mode d'exécution, un banc portant les glissières présente une section pratiquement triangulaire, un côté du triangle étant situé dans la surface d'installation de la machine. On obtient ainsi un besoin de matière aussi réduit que possible et en même temps une grande résistance mécanique du banc. Selon un autre mode d'exécution, un deuxième coulisseau portant le portepièce est porté, de manière à pouvoir se 3 2488825 déplacer sur des glissières verticales, par un troisième coulisseau qui peut se déplacer, sur deux autres glissières disposées avec espacement, dans une direction située dans un plan horizontal perpendiculaire à la direction de mouvement du coulisseau principal et les deux autres glissières défi- nissent également un plan de mouvement incliné relativement à l'horizontale. Il est ainsi possible de donner également une construction ramassée et robuste au guide horizontal du dispositif de réglage vertical du porte-pièce. Selon un autre mode d'exécution, le changeur d'outils présente une tête changeuse à deux ou plusieurs bras qui peut tourner autour d'un axe vertical. Ainsi, on n'a pas besoin d'un dispositif séparé de réglage vertical du porte-pièce. On expliquera plus précisément l'invention ci-après à propos d'exemples d'exécution représentés par les dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une élévation latérale d'une machine-outil, un coulisseau principal et un dispositif de guidage corres- pondant étant représentés en coupe la figure 2 est une élévation par la gauche de la figure 1, un coulisseau et un dispositif de guidage correspondants étant représentés en coupe, ceux-ci portant, par l'intermédiaire d'un coulisseau vertical, un plateau tournant pour la fixation d'une pièce; la figure 3 est une élévation latérale analogue à la figure 1, montrant une machine-outil modifiée. La machine-outil représentée par la figure 1 présente un banc 10 perpendiculaire au plan de la figure 1. La section de celui-ci a la forme d'un triangle à base relativement courte. Le côté droit (relativement au dessin) de la section du banc 10 est incliné de 70 relativement à la surface horizontale d'installation et porte deux glissières 12 et 14 disposées avec espacement. A l'extrémité de la partie infé- rieure du banc 10, à l'opposé des glissières 12, 14, est formé un pied 16 d'un seul tenant qui est relié au banc 10, aux extrémités de celui-ci, par des nervures formées solidai- rement. Sur les glissières 12, 14 court un coulisseau princi- pal désigné par la référence générale 20, ayant une forme de 4 2488825 section pratiquement triangulaire. La surface limite de gauche (relativement au dessin) du coulisseau est à nouveau inclinée de 70 relativement à la surface d'instal- lation, la surface limite de droite est alignée verticale- ment. Le haut du coulisseau principal 20 porte, au moyen d'une pièce intermédiaire en forme de coin 22, une poupée 24 ainsi qu'un changeur d'outils disposé au-dessus de celle-ci et désigné par la référence générale 26. A la surface limite verticale du coulisseau est fixé un groupe d'entraînement 28 adjoint à la broche d'outil et formé d'un moteur d'entraînement et d'une transmission et agissant par l'intermédiaire d'un arbre 30 sur la broche d'outil montée dans la poupée 24. En outre, à la surface limite verticale de droite du coulisseau est fixé un magasin à outils dési- gné par la référence générale 32. Le magasin à outils 32 comprend un transporteur sans fin 34 qui peut être actionné par un entraînement non repré- senté, s'étend verticalement ou horizontalement, Dar exemple dans le cas de grands magasins, relativement au plan du dessin et porte, par l'intermédiaire de moyens d'accouple- ment non représentés plus précisément, différentes cassettes d'outil 36 garnies chacune d'un outil 38. Le changeur d'outils 26 présente une tête changeuse 42 à deux ou plusieurs bras, pouvant tourner autour d'un axe vertical sous l'action d'un moteur d'entraînement 40 et qui reçoit par chacun de ses bras une cassette d'outil 36 venant du magasin à outil 32 et la déplace vers l'extrémité de gauche (relativement au dessin) de la poupée 24 et en même temps, par son autre bras, ramène une cassette d'outil 36 de la poupée 24 au magasin à outils 32. Pour relier les cas- settes d'outils36 aux bras de la tête changeuse 42 sont prévus des moyens d'accouplement pouvant être commandés, non représentés plus précisément; un autre accouplement pouvant être commandé sert à relier la broche d'outil de la machine- outil à l'outil 38 qui se trouve momentanément en position de travail devant la poupée 24. Le changeur d'outils pourrait aussi, par exemple, être sous forme de revolver à six compar- timents. -_ 5 2488825 Le coulisseau principal 20, la poupée 24, le changeur d'outils 26, le groupe d'entraînement 28 et le magasin à outils 32 sont ainsi reliés en un ensemble fixe pouvant se déplacer perpendiculairement au plan de la figure 1, donc dans la direction de l'axe x du système de coordonnées indiqué en haut de la figure 1. Cet ensemble a un grand poids total. La transmission de ce poids aux glissières 12 et 14, sans jeu et avec peu de frottement, s'effectue par l'intermédiaire de corps de roulement 44 qui sont disposés entre le côté étroit de la glissière 12, situé en haut, et une partie porteuse 46 du coulisseau principal, s'engageant à la façon d'un crochet par-dessus la glissière 12, ainsi que par l'intermédiaire de coussins de matière antifriction 48, 50 qui sont portés par la surface limite oblique de gauche (relativement au dessin) du coulisseau principal, en face des côtés larges des glissières 12 et 14. Pour le mouvement du coulisseau principal 20 dans la direction x est prévue une tige filetée 52 située dans ce coulisseau et qui est montée par son extrémité dans le banc 10 et peut être mise en rotation par un entraînement non représenté. Perpendiculairement au banc 10 est placé un deuxième banc 54 qui (voir figure 2) a également une section triangu- laire et est muni d'un pied d'un seul tenant 56 qui est relié au banc 54, aux extrémités de celui-ci, par des nervures 58 formées solidairement. La surface latérale de droite (relativement au dessin) du banc 54 fait à nouveau un angle de 700 avec la surface d'installation de la machineoutil et porte deux glissières 60, 62 sur lesquelles se déplace un coulisseau 64. Entre une partie porteuse 66 de ce dernier et le côté étroit de la glissière supérieure 60 sont à nouveau disposés des corps de roulement 68, la surface limite de gauche (relativement au dessin) du coulisseau 64 portant à nouveau, en face des glis- sières 60, 62, des coussins antifriction 70, 72. Dans le coulisseau 64 est située une tige filetée 74 dont les extré- mités sont montées dans le banc 54 et qui peut être mise en rotation par un entraînement 76 (voir figure 1). A la surface limite verticale de droite (relativement 6 2488825 à la figure 2) du coulisseau 64 est fixé un banc vertical 78 qui porte des glissières verticales 80, 82. Sur ces dernières court un coulisseau vertical 84. Celui-ci est déplacé par un entraînement 88 par l'intermédiaire d'une tige filetée 86. Le coulisseau vertical 84 porte à son tour un plateau tournant 90 qui peut tourner sous l'action d'un entraînement 92 autour d'un axe parallèle à l'axe z et habituellement appelé axe B, et sur lequel est fixée la pièce à usiner. On voit qu'aussi bien dans le cas du coulisseau prin- cipal 20 que du coulisseau 64, un grand poids est transmis sans jeu au banc correspondant 10, 54 par l'intermédiaire d'un guide oblique de coulisseau présentant une petite di- mension transversale. Dans l'exemple d'exécution de la figure 3, la partie de la machine-outil qui comprend la poupée et les dispositifs adjoints à celle-ci a exactement la même constitution que dans l'exemple des figures 1 et 2. Les éléments correspondants portent à nouveau les mêmes références et il n'est pas néces- saire de les décrire à nouveau en détail. Pour fixer la pièce est prévu ici un plateau tournant 94 de grand diamètre dont l'axe de rotation est situé dans le plan horizontal o peut se déplacer l'axe de la poupée, le plateau étant parallèle à l'axe de la poupée. Le plateau tournant 94 est porté par un coulisseau 96 se déplaçant sur des glissières 98 portées, parallèlement à l'axe de la poupée, par un banc 100. Si l'on fixe une pièce excentriquement sur le plateau tournant 94, on obtient.un déplacement de la pièce dans la. direction verticale, c'est-à-dire dans la direction y, rela- tivement à l'outil, si l'on fait tourner le plateau 94 et si, simultanément, on réajuste de façon synchrone le coulisseau principal 20, dans une mesure égale à la composante x de l'arc de cercle parcouru par la pièce. Ainsi, également dans la machine-outil de la figure 3, on a la possibilité de déplacer la pièce dans la direction y relativement à l'outil sans qu'il soit nécessaire, à cet effet, de prévoir un coulisseau séparé. -R E V E N D I C A T I 0 N S- 1. Machine-outil comportant une poupée pouvant être garnie d'un outil, un groupe d'entraînement de la broche d'outil, un porte-pièce sur lequel peut être fixée une pièce, plusieurs guides de coulisseau et des coulisseaux qui per- mettent un mouvement relatif entre porte-pièce et poupée dans plusieurs directions coordonnées et un entraînement pour chacun des coulisseaux, machine caractérisée par le fait que la poupée (24), le groupe d'entraînement (28) qui lui est adjoint, un magasin à outils (32) destiné à de multi- ples outils (38) et un changeur d'outils (26) servant à déplacer des outils (38) entre le magasin à outils (32) et la poupée (24) sont portés conjointement par un coulisseau principal (20) pouvant se déplacer suivant un axe horizontal et que ce coulisseau se déplace sur deux glissières (12, 14) disposées avec espacement, qui définissent un plan de coulis- sement incliné relativement à l'horizontale. 2. Machine-outil selon la revendication 1, caractéri- sée par le fait que le côté du coulisseau principal (20) qui est opposé aux glissières (12, 14) est situé dans un plan vertical et qu'à ce côté sont fixés le magasin à outils (32) ainsi qu'un entraînement de magasin servant à mouvoir un transporteur sans fin (34) portant les outils dans le magasin. 3. Machine-outil selon la revendication 2, caractéri- sée par le fait que le groupe d'entraînement (28) de la poupée (24) est fixé à la surface limite verticale du coulis- seau principal (20). 4. Machine-outil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que le plan de coulissement fait avec l'horizontale un angle de 55 à 75 , de préférence de 7Q0. 5. Machine-outil selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisée par le fait qu'une partie porteuse supérieure (46) du coulisseau principal (20), s'engageant par-dessus le côté supérieur de la glissière supérieure (12), coopère par l'intermédiaire d'une disposition de corps de roulement (44) avec le dessus de la glissière supérieure (12). 6. Machine-outil selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisée par le fait que le coulisseau 8 2488-8 25 principal (20) coopère, par l'intermédiaire de coussins de matière antifriction (48, 50), avec les surfaces des glissières (12, 14) qui sont situées dans le plan de cou- lissement. 7. Machine-outil selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisée par le fait qu'un banc (10) portant les glissières (12, 14) présente une section pra- tiquement triangulaire, un côté du triangle étant situé dans la surface d'installation de la machine. 8. Machine-outil selon la revendication 7, caractéri- sée par le fait que le côté du triangle qui est situé dans la surface d'installation de la machine est court en compa- raison des autres côtés du triangle et qu'à l'extrémité in- férieure du banc (10), éloignée du plan de coulissement, est formé un pied (16) s'écartant du plan de coulissement. 9. Machine-outil selon la revendication 8, caractéri- sée par le fait que le pied (16) du banc (10) est relié au banc (10), aux extrémités de celui-ci, par des nervures (18) formées solidairement. , 10. Machine-outil selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 9, caractérisée par le fait qu'un deuxième coulisseau (84) portant le porte-pièce (90) est porté, de manière à pouvoir se déplacer sur des glissières verticales (80, 82), par un troisième coulisseau (64) qui peut se dé- placer, sur deux autres glissières (60, 62) disposées avec espacement, dans une direction située dans un plan horizontal perpendiculaire à la direction de mouvement du coulisseau principal (20) et que les deux autres glissières (60, 62) définissent également un plan de mouvement incliné relative- ment à l'horizontale. 11. Machine-outil selon la revendication 10, caractéri- sée par le fait que le guide oblique destiné au troisième coulisseau (64) est conçu exactement comme indiqué à l'une des-revendications 4 à 8 pour le guide oblique du coulisseau principal (20). 12. Machine-outil selon l'une quelconque des revendi- cations 10 à ll,'caractérisée par le fait que le deuxième coulisseau (84) porte un plateau tournant (90) destiné à la fixation de la pièce et pouvant tourner autour d'un axe paral- lèle à la direction de mouvement du coulisseau principal (20). 13. Machine-outil selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 9, caractérisée par le fait que le porte-pièce est un plateau tournant (94) présentant un grand diamètre, dont l'axe de rotation est parallèle à l'axe de la poupée (24) et situé dans le plan de mouvement de celle-ci et que le plateau tournant (94) est porté par un coulisseau qui peut se déplacer dans une direction parallèle à l'axe de la poupée (24). 14. Machine-outil selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 13, caractérisée par le fait que le changeur d'outils (26) présente une tête changeuse (42) à deux ou plusieurs bras qui peut tourner autour d'un axe vertical.