Brevet FR2512372A1 — publié le 19830311

La présente invention concerne un changeur d'outils pour changer les outils sur une unité d'usinage. Il est bien connu dans l'art que des changements d'outils doivent être effectués sur les machines-transferts à commande numé- rique lorsque des pièces différents sont à usiner, par exemple, ou lorsqu'un outil usé doit être remplacé par un outil neuf Un tel changement d'outil peut comprendre le transfert d'un outil neuf à un poste d'usinage, équipé d'une unité d'usinage, au moyen d'un dispositif de transfert, de la même manière qu'un transfert de pièce à usiner Au poste d'usinage, l'outil précédemment utilisé peut ensuite Etre remplacé manuellement par l'outil neuf Les changements d'outils manuels sur les machines-transferts ont été généralement inévitables jusqu'à présent parce que la plupart des unités d'usinage de ces machines, les aléseuses par exemple, sont seulement dêplaçables suivant un axe horizontal, à savoir dans le sens de l'axe de la broche porte-outil de l'unité; or, un outil amené au poste d'usinage en étant positionné et maintenu sur un support appelé palette (généra- lement en forme de chariot coulissant), comme ceux utilisés pour le transfert des pièces, ne peut pas être mis en place dans l'unité d'usinage lors d'un simple mouvement de va-et-vient de cette unité. L'invention vise à apporter un changeur d'outils qui permette le changement d'outil automatique par utilisation à la fois d'un mouvement de va-et-vient de l'unité d'usinage et d'un mouvement de levage et d'abaissement d'une palette porte-outil à un poste d'usinage d'une machine-outil telle qu'une machine-transfert, o la palette est déplaçable verticalement en vue de son blocage ou de son déblocage audit poste, et qui soit capable de serrer et de des- serrer automatiquement l'outil sur la palette, de manière que les changements d'outils puissent être effectués plus rapidement et plus sûrement et que les coûts de main-d'oeuvre puissent être réduits. Un changeur d'outils selon l'invention comporte une palette susceptible d'être amenée à un poste de travail devant une unité d'usinage qui possède une broche porte-outil capable de serrer un outil amovible> ainsi qu'un porte-outil monté sur la palette et capable de supporter un outil amovible sensiblement en alignement avec la broche de l'unité d'usinage Un mécanisme d'avance est 12372 capable d'approcher et d'écarter l'unité d'usinage du porte-outil sur la palette, dans le sens de l'axe de la broche, en vue de la réception dans la broche d'un outil amené par la palette ou de la dépose sur la palette d'un outil précédemment tenu dans la broche. Un dispositif de déplacement est capable de déplacer la palette transversalement à l'axe de la broche pour dégager le porte-outil de l'outil transféré à la broche, ou pour recevoir l'outil de la broche à la fin du mouvement d'approche de l'unité d'usinage La palette est munie d'un organe de serrage qui est destiné à serrer l'outil sur le porte- outil et qui, au mouvement d'approche de l'unité d'usinage vers le porte-outil, libère l'outil sur le porte-outil. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels la figure-l est une vue de côté partiellement en coupe d'un changeur d'outils selon l'invention; la figure 2 est une vue frontale prise dans le sens de la flèche II sur la figure 1; la figure 3 est une vue en plan prise dans le sens de la flèche III sur la figure 1; la figure 4 est une coupe prise suivant la ligne IV-IV de la figure 3; et la figure 5 est une coupe transversale partielle d'un dispositif de levage et d'abaissement de palette. La figure 1 représente une partie d'une unité d'usinage 1 sous forme d'une aléseuse, qui est installée à un poste d'usinage dans une machinetransfert et possède une broche porte-outil 2 capable de recevoir un outil d'alésage 4 La broche 2 est munie à l'intérieur d'un dispositif de serrage (non représenté) capable de serrer et de libérer l'outil 4 dans la broche 2 Cette dernière est arratée à une position angulaire prédéterminée pour présenter une clavette 3 en alignement avec une rainure de clavette, non représentée, de l'outil 4 et elle est bloquée à cette position angulaire pendant le remplacement de l'outil L'unité 1 peut Etre avancée et reculée par un mécanisme d'avance 38 dans le sens de l'axe de la broche 2, 12372 correspondant à l'axe Z Sur la face frontale de l'unité 1 est fixée une plaque de-commande 26 qui se déplace avec l'unité et vient s'appliquer contre une tige de manoeuvre 14 pour l'ouverture et la fermeture d'un bras de serrage 10 (décrit par la suite) pour le desserrage et le serrage de l'outil 4. Le changeur d'outils comporte une palette 5 qui porte sur elle un dispositif pour positionner et tenir l'outil 4, un mécanisme de serrage d'outil et un mécanisme pour commander le mécanisme de serrage d'outil Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, un socle 6 monté sur la palette 5 supporte sur lui un porte-outil 8 qui maintient l'outil 4 sensiblement aligné sur l'axe de la broche 2 Le porte-outil 8 possède un téton de positionnement 9 qui est destiné à s'embolter dans un trou-repère sur le c 8 té inférieur de l'outil 4. La palette 5 peut être relevée et abaissée, comme décrit par la suite, d'une hauteur prédéterminée t qui est plus grande que la longueur du téton de positionnement 9 s'emboîtant dans l'outil 4. Sur le socle 6 est fixé solidement un châssis ou cage de serrage 7 Un bras de serrage 10, monté relevable et abaissable dans la cage 7 par rotation autour d'un axe 12, peut maintenir l'outil 4 serré contre le porte-outil 8 Un ressort de traction 25 tente de faire tourner le bras 10 faisant partie du mécanisme de serrage d'outil dans le sens des aiguilles d'une montre (dans la représentation de la figure l) en vue du serrage de l'outil 4 sur * le porte-outil 8. Le mécanisme de serrage d'outil peut être manoeuvré par un mécanisme de commande qui, comme cela ressort mieux des figures 3 et 4, comporte deux supports-guides 12, 13 fixés sur la cage de serrage 7, aux extrémités opposées de celle-ci, ainsi qu'une tige de manoeuvre 14 pouvant coulisser axialement dans les supports-guides 12, 13, parallèlement à l'axe de la broche 2 de l'unité d'usinage 1. Sur la tige de manoeuvre 14 est fixé un premier coulisseau 16 Une tige de guidage 15 est disposée au-dessus de la tige de manoeuvre 14 et parallèlement à celle-ci Une extrémité de la tige de guidage 15 peut coulisser dans le support-guide 13 et son autre extrémité est fixée au premier coulisseau 16 Un second coulisseau 17 peut glisser sur la tige 15 Le premier coulisseau 16 et la tige de manoeuvre 14 12372 sont poussés élastiquement vers la droite (figure 4) par un ressort 18 entourant la tige 14; ce mouvement est limité par l'application du premier coulisseau 16 contre le support-guide 12 Le second coulis- seau 17 est poussé élastiquement contre le premier coulisseau 16 par un ressort hélicoïdal 19 enfilé autour de la tige de guidage 15. La figure 1 montre le mieux que le premier coulisseau 16 porte une cheville de relevage 20 orientée transversalement à la tige 14 et povant glisser sur une surface inférieure formant rampe de came l Oa du bras de serrage 10 De façon analogue, le second coulisseau 17 porte une cheville de blocage 21 qui est transversale à la tige 15 et peut glisser sur une surface supérieure du bras 10. Les figures 2 et 3 montrent que la cheville de blocage 21 porte des boutons 22 à ses extrémités pour sa manoeuvre manuelle, en vue du déblocage du bras 10, comme décrit par la suite La cheville de relevage 20 et la cheville de blocage 21 sont guidées respectivement dans des lumières ou fentes horizontales 23 et 24 ménagées dans la cage de serrage 7. Le bras de serrage 10 peut être manoeuvré à la main par un dispositif de commande manuelle lorsque l'outil 4 doit tre mis en place sur le porteoutil 8 ou tre enlevé de celui-ci, généralement à un point éloigné de l'unité d'usinage 1 Le dispositif de commande manuelle comporte un lèvebras sous forme d'une tige verticale 27 qui peut coulisser verticalement dans la cage de serrage 7 et dont l'extrémité inférieure coopère avec un nez l Ob du bras desserrage 10. Une chape 28 montée basculante sur le dessus de la cage 7 est reliée par un axe d'articulation 39 à l'extrémité supérieure de la tige verticale 27 La chape 28 constitue un organe de levage et d'abais- sement pour le bras 10 et possède à cet effet une surface de came 29 sur sa partie venant en contact avec la cage 7 Cette surface définit deux positions angulaires stables pour la chape 28, entre lesquelles elle est déplaçable manuellement par un levier 30 fixé sur elle. Lorsque la chape 28 est inclinée de la position en trait plein à la position en traits mixtes sur la figure 1, la tige verticale 27 est soulevée, ce qui relève le bras de serrage 10 de la position en trait plein à la position en traits mixtes, ce qui libère l'outil 4 La rotation de la tige verticale 27 est empêchée par une butée 40 fixée sur le dessus de la cage 7. 12372 La figure 5 représente un dispositif pour lever et abaisser la palette 5 de la hauteur prédéterminée t dans le poste d'usinage devant l'unité 1 La palette 5 est transférée à ce poste d'usinage le long d'une barre de transfert 34 installée dans la machine-transfert Au poste d'usinage, deux bras de blocage 35 sont montés mobiles verticalement sur un bàti 31, sur lequel ils peuvent être relevés et abaissés par un vérin 37 commandé par un fluide de pression Les bras 35 supportent des glissières 36 qui servent d'éléments de blocage de la palette 5 Le b 8 ti 31, situé sous la palette 5 au poste d'usinage, porte en haut deux appuis-repères 32 et deux tétons d'arrêt 33 dirigés vers le haut près des appuis- repères 32 et destinés à s'engager dans des trous-repères (non représentés) dans le dessous de la palette 5 Un tel dispositif de levage et d'abaissement est connu pour le blocage et le déblocage d'une palette portant une pièce à usiner dans un poste d'usinage d'une machine-transfert. Un changement d'outil au moyen du changeur ainsi construit se déroule comme suit La palette 5, avec l'outil 4 serré en place sur le porte-outil 8, est transférée le long de la barre de trans- fert 34 jusque devant l'unité d'usinage 1 qu'il s'agit de munir de l'outil 4 A la fin de ce transfert de la palette 5 jusque dans le poste d'usinage devant l'unité 1, la palette est guidée et supportée sur les glissières 36 des bras de blocage 35, lesquels ont été levés. A ce moment, l'outil 4 sur le porte-outil 8 de la palette est main- tenu aligné horizontalement avec la broche 2 de l'unité d'usinage 1. Le mécanisme 38 fait ensuite avancer l'unité 1 en direction du porteoutil 8, avec le résultat que la partie conique de l'outil 4, représentée à droite sur la figure 1, pénètre dans l'ouverture de réception d'outil non représentée de la broche 2. pendant cette avance de l'unité 1, la plaque de commande 26 repousse la tige de manoeuvre 14 en arrière, ce qui fait reculer conjointement les premier et second coulisseaux 16, 17 A ce recul, la cheville de blocage 21 s'écarte d'abord de la surface supérieure du bras de serrage 10, ce qui débloque ce bras Ensuite, la cheville de levage 20 vient en contact avec la surface inférieure inclinée l Oa et soulève le bras 10, ce qui desserre et libère l'outil 4. 12372 Lorsque l'unité d'usinage 1 est arrêtée après son avance sur une distance prédéterminée, l'outil 4 occupe la position désirée à l'intérieur de la broche 2 et peut être serré dans celle-ci par son dispositif de serrage La manoeuvre consécutive du vérin 37 fait descendre les bras de blocage 35, avec le résultat que la palette est abaissée de la hauteur t et est bloquée sur le bâti 31 Le téton de positionnement 9 a ainsi été dégagé de l'outil 4 et le porte- outil 8 a été abaissé de ladite hauteur par rapport à l'outil L'unité 1 est ensuite écartée du porte-outil 8, ce qui permet le rappel de la tige de manoeuvre 14 par le ressort 18 Le bras 10 est rabattu vers la position de serrage Après que l'outil 4 a été transféré du porte-outil 8 à l'unité d'usinage 1, la palette 5 est de nouveau levée par la manoeuvre du vérin 37 et est ensuite évacuée du poste d'usinage sur la barre de transfert 34. La description de fonctionnement qui précède porte sur la mise en place de l'outil 4 dans la broche 2 Cette opération peut être précédée d'un enlèvement d'outil de la broche 2 par transfert de cet outil à une palette de la même construction que la palette 5. Un tel enlèvement d'outil consiste essentiellement en une opération qui est l'inverse de celle qui vient d'être décrite: la palette est abaissée avant l'avance de l'unité 1 puis relevée de nouveau lorsque l'unité 1 a été avancée complètement, en vue de la réception de l'outil de cette unité. Comme décrit, le bras de serrage 10 est donc relevé et abaissé automatiquement par le mouvement de va-et-vient ou d'approche et de recul de l'unité d'usinage 1 Par contre, la mise en place de l'outil 4 sur le porte-outil ou son enlèvement de celui-ci à l'extérieur du poste d'usinage s'effectue manuellement à un point de changement d'outil Pour cette opération manuelle de mise en place ou d'enlèvement, on repousse la cheville de blocage 21 par les boutons 22 pour l'écarter de sa position de blocage sur la surface supérieure du bras 10 et on manoeuvre le levier 30 pour que la chape 28 soulève la tige verticale 27 et le bras de serrage 10 avec elle. L'outil 4 peut ensuite être enlevé du porte-outil 8 ou être mis en place sur lui. 12372 L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modifications, sans pour autant sortir de son cadre. 12372 R E V E N D I C A T I 0 N S 1 Changeur d'outils pour une unité d'usinage disposée à un poste d'usinage, déplaçable en translation par un mécanisme d'avance et possédant une broche porte-outil pourvue d 8 un dispositif de serrage d'outil, caractérisé en ce qu'il comprend un support ou palette ( 5), ayant en particulier la forme d'un chariot coulissant, qui est déplaçable jusque devant l'unité d'usinage ( 1) au poste d'usinage, un porte-outil ( 8) prévu sur la palette ( 5) pour supporter un outil ( 4) sensiblement en alignement avec la broche ( 2) de l'unité d'usinage, le mécanisme d'avance ( 38) étant capable d'approcher et d'écarter l'unité d'usinage du porte-outil en vue du transfert d'un outil du porte-outil dans la broche, ou du transfert d'un outil de la broche sur le porte-outil, un dispositif ( 37) pour déplacer la palette perpendiculairement à la direction de translation de l'unité d'usinage, afin de dégager le porte- outil de l'outil transféré à la broche, ou en vue de la réception de l'outil porté par la broche à la fin du déplacement de l'unité d'usinage eni direction du porte- outil, ainsi qu'un dispositif de serrage d'outil prévu sur la palette pour serrer et desserrer l'outil sur le porte-outil, ce dispositif étant commandé mécaniquement, pour libérer l'outil,-par le déplace- ment de l'unité d'usinage vers le porte-outil. 2 Changeur d'outils selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de serrage d'outil comprend un chissis de serrage ( 7) monté sur la palette ( 5), un bras de serrage ( 10) monté relevable et abaissable par rotation autour d'un axe ( 11) sur le chassis de serrage, ce bras servant à serrer l'outil ( 4) sur le porte-outil ( 8) et à le libérer, ainsi qu'un mécanisme de commande de serrage ( 12, 13, 14) monté sur le ch 8 ssis et actionné mécaniquement par le déplacement de l'unité d'usinage vers le porte-outil en vue de la libération de l'outil par la manoeuvre du bras de serrage. 3 Changeur d'outils selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de serrage comprend en plus un ressort ( 25) disposé entre la palette ( 5) et le bras de serrage ( 10) pour charger cebras dans le sens du serrage de l'outil ( 4) sur le porte-outil ( 8). 12372 4 Changeur d'outils selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bras de serrage ( 10) possède une surface de came ( 1 Oa) et le mécanisme de commande de serrage comprend un support-guide ( 12, 13) monté sur le chassis de serrage ( 7), une tige de manoeuvre ( 14) coulissant axialement dans ce support-guide, ainsi qu'une cheville de levage ( 20) solidaire de la tige de manoeuvre et capable de relever le bras de serrage en gliss 4 nt sur la surface de came de ce bras, la tige de manoeuvre venant en contact avec l'unité d'usi- nage ( 1) lorsque celle-ci est déplacée vers le porte-outil ( 8) et étant déplacée axialement par elle, ce qui produit le relevage du bras de serrage par l'action de la cheville de levage sur la surface de came, de même que la libération de l'outil ( 4). Changeur d'outils selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mécanisme de commande de serrage possède en plus un ressort ( 18) qui charge la tige de manoeuvre ( 14) en direction de l'unité d'usinage ( 1). 6 Changeur d'outils selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mécanisme de commande de serrage possède en plus une tige de guidage ( 15) axialement mobile parallèlement a la tige de manoeuvre ( 14), ainsi qu'une cheville de blocage ( 21) disposée coulissante sur la tige de guidage et capable de bloquer le bras de serrage ( 10) par glissement sur une surface de ce bras, la tige de guidage étant déplaçable axialement, conjointement avec la tige de manoeuvre, dans le but de dégager la cheville de blocage de la sur- face coopérante du bras de serrage avant que la cheville de levage ( 20) n'entre en contact avec le bras pour relever celui-ci. 7 Changeur d'outils selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mécanisme de commande de serrage possède en plus un ressort ( 19) pour charger la tige de guidage ( 15) dans le sens du blocage du bras de serrage ( 10) par la cheville de blocage ( 21). 8 Changeur d'outils selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de commande manuelle monté sur le ch 8 ssis de serrage ( 7) et comprenant une tige ( 27) dont une extrémité coopère avec le bras de serrage ( 10), une pièce ( 28) disposée basculante sur le chtssis de serrage et sur laquelle est articulée l'autre extrémité de ladite tige, la pièce possédant Z 5423712 une surface de came ( 29) définissant deux positions angulaires stables de la pièce par rapport au châssis de serrage, entre lesquelles la pièce est déplaçable selon les besoins au moyen d'un levier ( 30) fixé à la pièce, ladite tige étant déplacée axialement pour écarter le bras de serrage de l'outil ( 4) lorsque ladite pièce est amenée de l'une des deux positions à l'autre. 9 Changeur d'outils selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de commande manuelle comporte en outre une butée ( 40) montée sur le châssis de serrage ( 7) pour empêcher la tige ( 27) de tourner autour de son propre axe. Changeur d'outils selon la revendication 1, caractérisé en ce que le porte-outil ( 8) est pourvu d'un téton de positionnement ( 9) destiné à pénétrer dans l'outil ( 4) et à maintenir l'outil en place sur le porte-outil.