Brevet FR2491367A1 — publié le 19820409

"MACHINE A FRAISER, A OUTILS REMPLACABLES, AVEC MAGASIN OSCILLANTt'. La machine comprend un mandrin porte-outils, un magasin d'outils avec sièges contigus et à avancement et arrets programalés, ainsi que des. moyens pour le transfert des outils entre mandrin et magasin ; le magasin est conçu pour supporter tous les outils avec l'axe sur un plan géométrique commun, parallèle à l'axe de l'outil porte par le mandrin , le magasin lui me me, réalisé avec développement non circulaire, est basculant suivant un axe perpendiculaire audit plan géométrique et, pour chaque remplacement d'un outil, ce magasin est déplacé angulairement d'une position de repos à une position où l'outil qu'il porte, et qui doit être retiré, a son axe parallèle à celui de l'outil se trouvant sur le mandrin, l'échange se faisant ainsi entre outils à axes parallèles. L'invention concerne les machines-outils de type fraiseuses et similaires, avec un mandrin porte-outils, un magasin porte-outils et des moyens de transfert des outils entre mandrin et sièges mobiles du magasin. L'invention a pour objet de réaliser une machine qui, par rapport aux machines existantes, offre les avantages suivants - économie de coûts - simplicité de structure - usinage de précision limité à une partie réduite des organes - grande compacité dynamique - large espace disponible dans la zone de travail, avec éloignement du magasin. Ce but et d'autres buts et avantages seront mis en évidence pour les experts par la lecture du texte ci-après. L'invention concerne une machine à fraiser, à outils remplaçables, comprenant un mandrin porte-outils, un magasin d'outils avec sièges contigus et à avancement et arrets programmés, ainsi que des moyens pour le transfert des outils entre le mandrin et le magasin avec le retrait de l'outil du mandrin et la cession de cet outil au magasin et vice versa.Selon l'invention, le magasin est réalisé de façon à supporter tous les outils avec l'axe sur un plan géométrique commun, parallèle à l'axe de l'outil porté par le-man- drin ; en outre; ce magasin est réalisé avec dévelop remet non circulaire et il est basculant suivant un axe perpendiculaire audit plan géométrique , enfin, pour chaque remplacement d'un outil, le magasin se déplace angulairement d'une position de repos à une position où l'outil qu'il porte, et qui doit etre retiré, a son axe parallèle à celui de l'outil se trouvant sur le mandrin, l'échange se faisant ainsi entre outils à axes parallèles. Dans la pratique, le magasin consiste en une série de chariots en chaine constituant les sièges pour les outils et ce magasin présente, pour la série de chariots en chaine, une piste avec développement formant un sommet partiellement arrondi autour duquel les axes des outils sont divergents ; le siège de l'outil à retirer et à insérer est un de ceux flanqués de sièges à axes divergents de ce siège, afin de ménager de la place pour la manoeuvre des outils. Le magasin peut présenter une piste à développement sensiblement triangulaire et être oscillant autour d'un axe quasi-central sur la figure géométrique triangulaire. L'invention sera mieux comprise grâce à la description et au dessin ci-joint, qui montre un exemple pratique, non limitatif, de l'invention. Dans ce dessin: Les figures 1 et 2 sont des vues latérales sommaires avec le magasin dans les deux positions. La figure 3 est une vue sommaire en plan. Les figures 4, 5 et 6 montrent des détails de réalisation de la série de chariots en chaine des sièges du magasin. Les figures 7 et 8 sont deux vues en coupe d'un bras faisant partie de la main mécanique. Les figures 9 et 10 ; 11 ; 12 ; 13 et 14 représentent des phases : de retrait de l'outil du mandrin de retrait de l'outil du magasin ; de cession de ltou- til au mandrin et de cession de l'outil au magasin. Les figures 15, 16 et 17 montrent chacune, en trois vues, des détails des dents flexibles sur la main mécanique et sur les sièges du magasin. Les figures 18 et 19 montrent l'outil de forme normalisée. Les figures 20 à 22 sont des vues d'ensemble de la machine. La machine à fraiser illustrée comprend une structure de base désignée par le repère (1), un chariot (4) situé au-dessus, des moyens d'appui et de fixation (6) pour la pièce à usiner et des structures à coulisseau pour les mouvements de réglage et pour les mouvements relatifs entre la pièce à usiner et l'outil. En particulier, un coulisseau (8) est mobile par rapport à la structure (4), ce coulisseau (8) se déplaçant sur des glissières verticales et supportant le mandrin (10) pour l'outil remplaçable, à axe vertical. L'ensemble de la machine est substantiellement équivalent à celui des machines de la même catégorie et sa description ne sera donc pas approfondie. La machine-outil en question est conçue pour utiliser une batterie d'outils de type traditionnel et avec attaque standardisée, qu'on utilise pour machines non automatiques. Les figures 18 et 19 montrent un outil (14) ordinaire avec une queue tronconique (16) et une bague discoidale (18) présentant deux évidements (20) de forme rectangulaire et diamétrale ment opposés. La partie active de l'outil est indiquée avec la lettre "U" accompagnée de différents chiffres selon le type d'outil illustré. La queue (16) permet la fixation sur le mandrin (10) et l'engagement dans les sièges multiples d'un magasin d'outils à décrire ci-après. A l'intérieur de l'extrémité de la queue (16) est prévu un orifice fileté (22) servant à la fixation de l'outil sur le mandrin. Les outils U1, U2, U3, etc, sont logés dans un magasin pour outils désigné par (24) Ce magasin est conçu comme une structure sensiblement triangulaire articulée dans une position quasi-centrale en (26) latéralement au chariot (4), l'articulation (26) étant à axe horizontal, ce qui permet au magasin (24) de se déplacer angulairement le long d'un plan vertical et latéral au chariot (4). Le magasin (24) présente sur les sommets des roues de renvoi (28), (30) et un patin (32) pour un ensemble flexible en guise de chaine, dont les maillons sont constitués par des chariots (30) pour corps (32) formant des sièges destinés aux outils en position de repos. En particulier, dans les corps (32) creux sont logés des organes élastiques (34) (par exemple en caoutchouc ou similaire) définissant les sièges tronconiques servant à recevoir les queues (16) des outils avec un certain jeu élastique, aussi bien axial qu'angulaire. Dans des sièges longitudinaux extérieurs à canal (38) des corps (32) s'étendent des organes flexibles à semi-ressort (40) fixés en (42) - par des vis ou similaires - sur l'extrémité du corps (32) correspondant opposée à l'ouverture du siège formé par l'organe (34). Ces deux organes à ressort (40) forment, sur leur extrémité libre, une dent de maintien !44) avec épaulement d'appui (46) pour maintenir l'outil de la manière indiquée ci-après ; au-dessous de la dent (44) se trouve une surface inclinée (48). La fonction de ces organes (40) et de leurs dents flexibles (44) sera expliquée ultérieurement.Les sièges pour les outils dans le magasin (24) et, par conséquent, les outils qui y sont logés, se trouvent disposés de façon à ce que les axes des outils se présentent tous sur un plan vertical et, par là même, parallèle à l'axe du mandrin, et ces axes se maintiennent sur ce plan avec l'oscil- lation du magasin autour du support (26). Le magasin (24) est combiné avec des moyens d'avancement de la chaine formée par les chariots (30), ces moyens étant asservis à un programmateur qui commande les déplacements pour fournir en temps utile l'outil désiré dans une position de prise et pour permettre la restitution de l'outil qui a déjà travaillé, le tout selon un programme imposé à la machine, laquelle est automatisée. Le magasin (24) peut adopter deux positions, désignées par 24X et 24Y : repos et positionnement pour le remplacement de l'outil au travail, respectivement. Dans la position de repos 24X, le moyen à roue de renvoi (28) est soulevé et donc éloigné de la pièce positionnée sur la machine et, par conséquent, de la zone de travail : dans la position 24Y de remplacement, le moyen à roue de renvoi (28) est abaissé. La chaine formée par les chariots (30) est commandée de façon à placer toujours un chariot (30), et donc un corps (32), dans une position 30S, 32S sur le tronçon inférieur de la trajectoire autour du moyen à roue de renvoi (28).L'ensemble en position 30S, 32S vient se placer avec l'axe vertical et, par là même, parallèle à celui du mandrin (10), lorsque le magasin (24) est placé dans la position 24Y ; cette position de l'ensemble 30S, 32S se trouve au même niveau que le mandrin (10) lorsque le coulisseau (8) (sur lequel est monté le mandrin) est déplacé vers le haut pour adopter la position qui permet le remplacement de l'outil. En sub stance, lorsque doit s'effectuer l'échange d'outils entre le mandrin (10) et le siège formé par l'ensemble se trouvant dans la position 30S, 32S, on a, d'une part, le déplacement du magasin autour de son axe (26) de la position 24X à la position 24Y, et on a, d'autre part, le soulèvement du coulisseau (8), et donc du mandrin (10), pour avoir l'ensemble 30S, 32S en position parallèle et de niveau par rapport au mandrin. Après le remplacement, le magasin est soulevé de nou- veau jusqu'à la position 24X et le mandrin avec le coulisseau (8) est abaisse et mis au travail. Pour obtenir l'échange d'un outil entre le mandrin (10) et l'ensemble 305, 32S, il a été prévu un dispositif de transfert en guise de main mécanique, qui est placé sur le coulisseau (8). Ce dispositif comprend un mécanisme (50) pouvant effectuer des'dé- placements verticaux et, par là même, parallèles à l'axe du mandrin (lo), avec des moyens de commande sommairement indiqués en (52) e Ce mécanisme (50) supporte un ensemble angulairement mobile suivant un axe parallèle à celui du mandrin, cet ensemble comprenant une partie à moyeu (54) de montage et une partie (56) formant un bras à balancier. Dans la position soulevée du mécanisme (50), le bras (56) se trouve pratiquement dans le coulisseau (8) et donc éloigné de la zone de travail du mandrin (10).Dans la position abaissée du mécanisme (50), le bras (56) est porté sensiblement au niveau du mandrin (10) et du siège formé par l'ensemble 305, 32S du magasin (24) placé dans la position abaissée 24Y. Dans ces conditions, le bras (56) de la main mécanique peut effectuer le remplacement des outils, une série de mouvements axiaux et angulaires étant imposée à ce bras, comme on l'indique ci-après. Le bras 156) forme longitudinalement des guides nour recevoir sur ses propres extrémités deux coulis seaux (60) et (62). Le coulisseau (60) dépasse du bras (56) et forme un siège à berceau défini par un fond (64) à développement partiellement cylindrique avec deux épaulements (66) légèrement saillants et parallèles entre eux. Au-dessous#du siège à berceau (64), (66) est fixée en (68) au coulisseau (60) une lame flexible (70) se développant en fourche et portant sur ses extrémités deux dents flexibles (72) de maintien, profilées. Chacune de ces dents (72) présente une partie (74) formant le flanc de la dent de maintien véritable, une surface inclinée frontale (76) et une surface inclinée latérale (78), tournée vers l'autre dent (72) et orientée vers le bas et vers l'autre dent ; chaque dent (72) est complétée par un appendice (79). Le coulisseau (62) présente, lui aussi, un siège à berceau (80), (82) analogue au siège (64), (66). Le coulisseau (62) présente aussi une lame flexible (84) fixée, et donc encastrée, en (86) au coulisseau (62) et se développant en fourche ; la lame flexible (84) possède, sur chacune des deux extrémités, une dent de maintien flexible (88). Chaque dent (88) est profilée avec une partie (90) formant le flanc de la dent de maintien véritable, une surface inclinée frontale (92) et une surface inclinée latérale (94) tournée vers l'autre dent (88) et orientée vers la bas et vers l'autre dent. Chaque coulisseau (60), (62) est commandé pour effectuer des déplacements longitudinaux, de façon à adopter deux positions : en saillie et en retrait. Dans ce but, le coulisseau (60) est actionné par un système cylindre-piston (96) et le coulisseau (62) par un système cylindre-piston (98). Les sièges à berceau sont réalisés avec un profil concave, dont le rayon de courbure correspond sensiblement au rayon de courbure de la bague (18), les épaulements latéraux (66) et (82) étant séparés par une distance à peu près égale à l'épaisseur de la bague (18), de sorte que les sièges à berceau peuvent enserrer partiellement (à moins de 1800) la bague (18) d'un outil.Les dents flexibles (72) sont prévues pour agir avec la partie (74) sur deux côtés correspondants des évidements (20) des bagues des outils ; de cette manière, les dents (72) sont capables de maintenir un outil avec sa bague (18) dans et contre le siège à berceau (64), (66), (66) en tenant l'outil dans une position où l'axe se présente sensiblement parallèle à celui du moyeu de rotation (54). De meme, les dents flexibles (88) du coulisseau (62) sont prévues pour maintenir la bague d'un outil dans et contre la siège à berceau (80), (82), (82) en agissant avec les profils (20) sur les côtés des deux évidements (20) de la bague elle-meme. Le bras (56) n'effectue pas seulement des mouvements de descente et de montée, mais peut être commandé angulairement pour prendre une position angulaire 56X d'exclusion, c'est-à-dire de repos, et une position 56Y de travail ; dans cette position de travail, le centre, c'est-à-dire l'axe, de chacun des sièges à berceau (64), (66), (66) et (80), (82), (82) est mis en face de l'axe du mandrin et également de l'ensemble en position 30S, 32S lorsque les coulisseaux (60), (62) sont actionnés pour se placer dans la position en saillie. Ainsi, il est possible de présenter les outils au mandrin et au siège se trouvant en position 30S, 32S du magasin et également de retirer les outils du mandrin et dudit siège. Le mandrin (10) présente deux saillies à clavette (100) prévues pour pénétrer dans les évidements (20) d'un outil fixé sur le mandrin ; ces clavettes (100) servent à assurer l'entrainement angulaire de l'outil par le mandrin et sont prévues également pour coopérer ensuite avec les dents (72) et (88) de la manière indiquée ci-après; à remarquer que les clavettes (100) se prolongent de façon à dépasser légèrement, c'est-à-dire à affleurer au-dessous de la bague (18) d'un outil fixé sur le mandrin. Dans les figures 9 à 14, plusieurs phases du remplacement d'un outil sont illustrées de façon plus détaillée. Quand un outil doit être retiré du mandrin et remplacé par un autre outil à retirer du siège en position 30S, 32S du magasin, le coulisseau (8) est soulevé jusqu a la position de remplacement et le magasin est placé dans la position où l'ensemble 30S, 32S se trouve abaissé et parallèle au mandrin (10). Le bras (56), avec les coulisseaux (60) (62) rentrés, descend au niveau des bagues (18) des outils à échanger et, par conséquent, basculé de la position 56X à la position 56Y pour s'aligner avec les outils portés par le mandrin (lo) et par l'ensemble en position 305, 325. Après ces déplacements, les deux coulisseaux (60) et (62) sont actionnés pour rejoindre la position la plus saillante. Avec le mouvement du coulisseau (62) vers le siège de l'ensemble 305, 32S, les dents (88) avec les flancs (94) entrent en contact avec le bord inférieur de la bague (18) de l'outil porté par l'ensemble en position 305, 32S, et la lame flexible (84) fléchit vers le bas pour faire coulisser les dents (88) jusqu'à ce qu'elles rejoignent les dents (44) qui tiennent l'outil à retirer du magasin ; l'avancement ultérieur du coulisseau (62) provoque alors la flexion des lames (40) selon la flèche (f40) et le dégagement des profils (44), (46) des évidements (20) ; l'avancement du coulisseau (62) se poursuivant, les dents (88) jouent à l'intérieur des côtés des évidements (20) agissant ainsi sur la bague (18) pour la maintenir dans et contre le siège à berceau (80), (82), (82) qui s'est placé contre cette bague. L'abaissement du bras (56) permet d'opérer la prise et le retrait axial de l'ou- til du siège dans l'ensemble 30S, 32S.Simultanément avec cette opération de maintien de l'outil pour le retrait du magasin, l'avancement du coulisseau (60) détermine le contact des flancs (78) des dents (72) avec le bord inférieur de la bague (18) de l'outil fixé sur le mandrin (10), de sorte que la lame (70) fléchit et les dents (72) coulissent sous la bague (18) et sous l'extrémité de la clavette (lot) jusqu'à se placer avec le profil (74) contre le côté correspondant des évidements (20) de ladite bague, cette dernière entrant en contact avec le fond (64) du berceau (64), (66).A ce moment-là, l'abaissement du bras (56) et le desserrage et le déblocage de l'outil du mandrin déterminent la sortie de l'outil du mandrin, cet outil étant maintenu contre et dans le siège (64), (66) dans un premier temps par les côtés de la clavette (100) agissant sur les côtés des évidements (20), et ensuite et progressivement par les profils (74) des dents flexibles (72) qui pénètrent dans les évidements (20), au fur et à mesure que de ces derniers se retirent les clavettes (100) avec l'abaissement du bras (56) et de l'outil ; on parvient à obtenir ainsi un maintien stable de l'outil retiré du mandrin, cet outil étant maintenu par les dents (72) dans et contre le siège (64), (66), (66) (de manière analogue à ce qui se passe dans le siège (80), (82), (82) avec les dents flexibles (88).L'abaissement du bras (56) se poursuit jusqu'à faire sortir les queues (16) des deux outils (engagés dans les sièges à berceau du bras) respectivement du mandrin et du siège élastique de l'ensemble en position 30S, 32S. A ce moment-là est imposée au bras (56) une rotation de 1800 pour porter ainsi l'outil retiré du mandrin jusque sous le siège de l'ensemble 3as, 32S et-sur son axe, et pour porter l'outil retiré de l'ensemble 30S, 32S jusque sous le siège du mandrin et sur son axe. A ce moment-là, le bras (56) se soulève de nouveau pour transférer respectivement les outils au magasin et au mandrin.Pour le transfert de outil au mandrin, avec le soulèvement du bras et avec, simultanément, la prise, le rappel et le serrage de la queue de l'outil par le mandrin, il s'opère une pénétration progressive des clavettes (100) dans les évidements (20) de la bague (18) de l'outil à engager dans le mandrin, les dents flexibles (88) étant progressivement poussées hors des évidements (20) avec la flexion de la lame (84) rappelant vers l'intérieur le coulisseau (62), les dents (88) coulissent sous la bague et le siège à berceau s'éloigne de cette bague.Avec le soulèvement du bras (56), les profils inclinés (48) des dents (44) entrent en contact avec les bords supérieurs des côtés des évidements (20) et avec les profils inclinés (76) des dents flexibles (72) ; de cette manière, Les profils (44), (46) sont progressivement éloignés de la position de repos pour pénétrer dans les évidements (20) et, par conséquent, pour abaisser les dents flexibles (72) agissant sur les appendices (79) jusqu'à détacher les profils (74) des côtés des évidements (20) ; en fin de soulèvement du bras (56), les dents (44) se trouvent juste au-dessous de la surface inférieure de la bague (18), et il en est de même pour les dents (72).Le coulisseau (60) reculant, les dents (72) glissent sous la bague en maintenant l'outil avec la queue dans le siège de l'organe (34) de l'ensemble en position 30S, 32S et, progressivement, les dents (44) vont s'engager sous la bague (18), c'est-à-dire sous le bord inférieur des évidements (20), jusqu'à ce qu'elles s'appuient avec les profils (46) contre les côtés des évidements (20), de façon à maintenir l'outil dans le siège du magasin où il a été reçu. On obtient ainsi, par la simple manoeuvre automatique de la main mécanique constituée par le bras (56), le remplacement d'un outil sur le mandrin avec prise du nouvel outil dans le magasin et réinsertion, dans le siège du magasin, de l'outil retiré du mandrin. Les opérations sont exécutées facilement avec l'aide des dents flexibles profilées. Le dessin ne montre qu'un exemple de l'invention, laquelle peut varier dans ses formes et ses dispositions. REVENDICATIONS 1. Machine à fraiser, à outils remplaçables, comprenant un mandrin porte-outils, un magasin d'outils avec sièges contigus et à avancement et arrêts programmés, ainsi que des moyens pour le transfert des outils entre le mandrin et le magasin, pour leur retrait du mandrin et leur cession au magasin et vice versa, caractérisée par le fait que le magasin est conçu et réalisé pour supporter tous les outils avec l'axe sur un plan géométrique commun, lequel est parallèle à l'axe de l'outil porté par le mandrin ; que le magasin, réalisé avec un développement non circulaire, est basculant suivant un axe perpendiculaire a dit plan géométrique ; et que, pour chaque remplacement d'un outil, ce magasin est déplacé angulairement d'une position de repos à une position où l'outil qu'il porte, et qui doit être retiré, a son axe parallèle à celui de l'outil se trouvant sur le mandrin, l'échange se faisant ainsi entre outils à axes paral lèles. 2. Machine à fraiser conforme à la revendication 1, dont le magasin se compose d'une série de chariots en chaîne formant les sièges pour les outils, caractérisée par le fait : que ce magasin présente, pour la série de chariots en chaîne, une piste avec développement formant un sommet partiellement arrondi, autour duquel les axes des outils sont-divergents ; et que le siège de l'outil à retirer et à insérer est un des sièges flanqués de sièges à axes divergents de ce siège. 3. Machine à fraiser conforme à la revendication 2, caractérisée par le fait que le magasin présente une piste à développement sensiblement triangulaire et qu'il est oscillant autour d'un axe quasi-central sur la figure géométrique triangulaire.