Brevet FR2526342A1 — publié le 19831110

L'invention concerne un tour revolver automati- que multibroche comprenant un porte-broches monté rotatif sur un carter des broches pour tourner autour d'un axe de commutation central et dans lequel tourillonnent plusieurs broches de travail qui définissent chacune une position de commutation ainsi qu'un moteur principal pour l'entrai- nement d'un arbre d'entraînement qui peut être accouplé à chaque fois à la broche de travail qui se trouve dans la position de travail. On connait déjà des tours automatiques revolvers multibroches (demandes de brevet de la R F A DE-AS 23 38 207 et DE-AS 21 59 552), le passage du porte-broches d'une position de commutation à la suivante s'effectuant dans ces tours par l'intermédiaire de moyens mécaniques compli- qués (croix de Malte et levier à galet) et d'un moteur spécialement prévu (voir par exemple figure 4 de la deman- de DE-AS 23 38 207 précitée). Dans les tours automatiques revolvers du genre en question, il est prévu une commande électronique asso- ciée au moteur principal servant pour l'entraînement de la broche de travail ou des broches de travail et qui, non seulement, commande l'accélération et la décélération de la broche entraînée considérée, mais permet également de mettre cette broche à l'arrêt dans une position angulaire bien déterminée. L'invention tire parti de ce fait et elle a pour but de simplifier les tours automatiques revolvers du gen- re précité qui sont déjà connus, cependant que, selon l'in- vention, il est prévu de réaliser la construction de maniè- re que, pour la commutation du porte-broches, ce dernier peut être accouplé au moteur principal, c'est-à-dire qua le porte-broches est commuté à l'aide du moteur principal. La commande électronique associée à ce moteur et qui est de toute façon nécessaire permet sans dépense supplémentai- re de positionner exactement le porte-broches et de l'accé- lérer et de le ralentir d'une façon prédéterminée lors de la commutation Toutefois, l'invention ne fait pas que sim- plifier les tours automatiques revolvers multibroches dé- jà connus mais elle permet d'atteindre des temps de com- mutation pluscourts pour le porte-broches puisqu'on dispo- se pour la commutation de la grande puissance du moteur principal. Ce dernier pourrait entraîner le porte-broches par l'intermédiaire d'une branche distincte du mécanisme mais la construction de la machine-est particulièrement simple lorsque l'arbre d'entraînement, séparé des broches de travail, est accouplé au porte-broches auquel cas l'a- gencement est avantageusement tel que, pour l'accouplement à la broche de travail qui se trouve en position de tra- vail ou le désaccouplement d'avec cette broche de travail, l'arbre d'entraînement puisse être déplacé dans la direc- tion longitudinale entre une position de désaccouplement et une position d'accouplement et porte une roue dentée d'entraînement qui est en prise en position de désaccou- plement avec une roue dentée reliée au porte-broches Lors du désaccouplement de l'arbre d'entraînement par rapport à une broche de travail, cet arbre est donc automatiquement accouplé au porte-broches et l'inverse est valable pour l'opération inverse. On peut obtenir un verrouillage particulièrement simple et sûr du portebroches dans l'une de ses positions de commutation sur le carter des broches par le fait qu'il est prévu des dentures, respectivement sur le carter des broches et sur le porte-broches, qui peuvent être reliées entre elles par l'intermédiaire d'une denture d'accouple- ment qui peut être dégagée au moins de l'une des deul den- tures, et en ce qu'il est prévu un dispositif d'actionne- ment commandé pour la denture d'accouplement Pour ce dis- positif d'actionnement, on recommande en particulier des vérins hydrauliques ou pneumatiques. Etant donné que, pendant un mouvement de comm u- tation, le porte-broches est toujours accouplé rigidement 25263-42 en phase à l'arbre d'entraînement, on pourrait imaginer d'introduire la position de commutation du porte-broches dans la commande de la machine par l'intermédiaire d'un capteur d'angle de rotation, qui est présent de toute façon et relié rigidement en phase à l'arbre d'entraine- ment Toutefois, la surveillance de la position du porte- broches est plus simple lorsque, d'une façon connue, un premier capteur d'angle de rotation est relié rigidement en phase à l'arbre d'entraînement et, en supplément, un deuxième capteur d'angle de rotation est relié rigidement en phase au porte-broches. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la denture reliée au porte-broches et avec laquelle la roue dentée d'entraînement portée par l'arbre d'entrai- nement est en prise dans la position de désaccouplement de cet arbre par rapport à la broche de travail placée en position de travail, est constituée par une roue dentée d'un arbre intermédiaire, lequel porte une roue dentée d'en- trainement qui est en pxise constante avec une couronne dentée portée par le porte-broches; et le deuxième cap- teur d'angle de rotation est entraîné par l'arbre inter- médiaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une vue de côté du tour automa- tique revolver multibroche selon l'invention; la figure 2 est une vue de dessus de ce tour automatique; la figure 3 est une coupe du porte-broches du tour automatique, prise selon la ligne 3-3 de la fogure 2; la figure 4 représente en coupe les moyens pré- vus pour la translation de l'arbre d'entraînement des bro- ches de travail, la figure 4 complétant la figure 3 vers la gauche; la figure 5 représente un détail d'une vue de côté d'une denture plane qui verrouille le porte-broches dans ses positions de commutation. On décrira tout d'abord la construction de base d'un tour automatique revolver multibroche selon l'in- vention en regard des figures 1 et 2. Un porte-broches tourillonne sur un carter de broches 10 pour tourner autour d'un axe de commutation 14 qui est de préférence incliné de 450 sur l'horizonta- le Ce porte-broches possède deux broches de travail 16 et 18, un poste de mesure 20 et un poste de pince 22, les axes des deux broches de travail 16 et 18 formant entre elles un angle de 900 et chacun formant un angle de 450 avec l'axe de commutation 14 et ces axes coupant l'axe de commutation et se coupant mutuellement au même point. La même observation est valable pour les axes également tracés en traits mixtes, du poste de mesure 20 et du poste de pince 22, axes qui définissent un plan qui s'étend perpendiculairement au plan défini par les axes des broches de travail Grâce à cette forme avantageuse de réalisation du porte-broches 12, il est visible que l'on peut obtenir, par des rotation de 900 du porte-bro- ches autour de son axe de commutation 14, la possibilité de placer chacun des postes 16, 18, 20 et 22 dans la po- sition que la broche de travail 16 occupe sur les figures 1 et 2, c'est-à-dire dans la position de travail des bro- ches de travail. On a indiqué en 26 le mandrin des broches de travail et en 28 une pièce tenue dans le mandrin de la broche de travail 16, qu'il s'agit d'usiner ou qui est déjà-terminée d'usinage Le poste de mesure 20 est équipé d'un palpeur éventuel 30 qui, lorsqu'il touche un objet, émet un signal de commande électrique, et le poste de pin- ce 22 porte deux pinces doubles 32 et 34 destinées à sai- sir les outils. Un arbre creux 36 et un arbre central 38 tou- rillonnent dans le carter de broches 10 coaxialem 3 nt à la broche de travail 16 ou 18 qui se trouve dans la posi- tion de travail, l'arbre central 38 se prolongeant jus- qu'à une console 40 fixée au carter des broches et sur laquelle est monté un vérin à fluide sous pression 42 à double effet Ce vérin sert à assurer la translation lon- gitudinale de l'arbre central 38, d'une façon qu'on expli- quera encore dans la suite Sur l'arbre creux 36 sont fi- xées des poulies à courroies 43 sur lesquelles passent des courroies de transmission 44 menant à des poulies à cour- roies 46 qui sont elles-mêmes montées sur l'arbre d'un mo- teur d'entraînement 48, à l'aide duquel l'arbre creux 36 peut être entraîné. Devant le porte-broches 12, se trouve un chariot à mouvements croisés, composé d'un chariot inférieur 50 et d'un chariot supérieur 52, et qui porte ce qu'on appelle une tourelle revolver linéaire 54 Cette tourelle est garnie d'une série de tiges porte-outils 56 et d'outils 58 portés par ces derniers, de sorte que les outils peuvent se dé- placer par translation transversalement à la broche de travail 16 placée en position de travail, ainsi que dans la direction longitudinale de la broche de travail Toute- fois, on a omis de représenter les entraînements prévus pour le chariot supérieur 52 et le chariot inférieur 50. Au-dessus du tour automatique proprement dit, est monté un portique 60 qui porte une traverse 62 pouvant se déplacer dans le sens de la double flèche B sous l'ac- tion d'un entraînement non représenté, et le long de la- quelle un chariot 64 peut se déplacer en translation dans la direction de la double flèche C, sous l'action de moyens d'entraînement également non représentés Ce chariot porte une pince 66 qui s'étend verticalement vers le bas (voir figure 1) et est destinée à manipuler des outils et des pièces. La traverse 62, le chariot 64 et la pince 66 for- ment donc un dispositif de manipulation désigné dans son ensemble par 70, les moyens prévus pour l'actionnement de la pince 66, y compris pour la rotation, l'élévation et la descente de cette pince, n'ont pas été représentés en raison du fait que les dispositifs de manipulation de ce genre sont bien connus de l'homme de l'art. Finalement, les figures l et 2 montrent encore une palette de pièces 72 et une palette d'outils 74, qui sont respectivement garnies de pièces 76 et d'outils 78. Ces pièces et outils peuvent être tra sportés des palettes au portebroches 12 ou de ce porte-broches aux palettes au moyen du dispositif de manipulation 70. La construction intérieure du porte-broches 12 son entraînement de commutation et l'entraînement des bro- ches de travail 16, 18, seront maintenant expliquées avec plus de détails en regard des figures 3 à 5. L'arbre creux 36 qui tourillonne dans le carter de broches 10 est muni d'une clavette ajustée 90 qui est engagée dans une rainure longitudinale 92 de l'arbre cen- tral 38, lequel est monté coulissant dans l'arbre creux 36, de sorte que les deux arbres sont réunis entre eux solidairement en rotation mais que l'arbre central 38 peut se déplacer en translation dans l'arbre creux 36. L'extrémité avant de l'arbre central 38 porte l'une des parties d'un accouplement à crabots 94, dont l'autre par- tie se trouve à l'extrémité intérieure de chacune des broches de travail 16, 18 Par déplacement de l'arbre cen- tral 38 par translation vers la droite, sur la figure 3, on peut donc accoupler la broche de travail 16 ou 18 pla- cée en position de travail à l'arbre central 38 et, par suite, la mettre en rotation au moyen du moteur d'entraî- nement 48 Toutefois, la figure 3 montre l'état désaccou- plé dans lequel le porte-broches 12 peut tourner autour de l'axe de commutation 14. A cet effet, il est prévu un pignon de sortie 96, monté sur l'arbre central 38, qui engrène avec une roue dentée d'entraînement 98 d'un arbre intermédiaire 100 lorsque l'arbre central 38 se trouve dans sa position rétractée représentée sur la figure 3 L'arbre intermé- diaire 100 est en outre muni d'un capteur de rotation 102 et d'une roue conique 104, laquelle est en prise constante avec une roue dentée 106 qui est rigidement solidaire du porte-broches 12. Sur le carter de broches 10 sont prévus une couronne intérieure 108 ainsi que plusieurs vérins à flui- de sous pression 112 dont les tiges de piston 113 portent une couronne dentée supérieure 110 Au porte-broches 12 est fixée rigidement une couronne dentée extérieure 109 qui présente approximativement la forme d'un Z en section transversale et qui peut être rendue solidaire de la cou- ronne dentée intérieure fixe 110 et, de cette façon, blo- quée en rotation. Cette liaison solidaire peut être supprimée par la transmission d'une pression à la chambre inférieure de cylindre 118, sous le piston 120, des vérins 112 (dans l'état représenté sur la figure 4) tandis que, sous l'ef- fet de la transmission d'un fluide sous pression à une chambre de cylindre supérieure 122, la couronne dentée supérieure 100 est à nouveau attirée vers le bas et que, de cette façon, le porté-broches 12 est verrouillé sur le carter de broches 10. Il y a encore lieu de remarquer qu'à la face inférieure du carter de broches 10 est montée une autre console 128 qui porte un capteur de rotation 130, lequel est entrainé par les poulies à courroies 43 de l'arbre creux 36 par l'intermédiaire d'une poulie à courroie 132 et d'une courroie de transmission 134. La figure 4 montre le vérin à fluide sous pres- sion à double effet 42 qui présente une tige de piston 42 a munie d'un piston 42 b et sur lequel l'arbre central 38 tou- rillonne; toutefois, la tige de piston 42 a et l'arbre cen- tral 38 sont rendus solidaires l'un de l'autre dans la direc- tion axiale ainsi qu'on peut le voir sur la figure 4. Ainsi qu'on l'a déjà mentionné, le tour automa- tique revolver selon l'invention est un tour à commande numérique; les commandes pour ce genre de machine sont connues, de sorte qu'on peut se dispenser de les décrire. Dans l'état de la machine représenté sur les fi- gures 3 et 4, le portebroches 12 peut être mis en rotation autour de l'axe de commutation 14 à l'aide du moteur d'en- trainement 48, l'angle de rotation pouvant être surveillé et déterminé par l'intermédiaire du capteur de rotation 102 et de la commande de la machine grâce au couple de roues coniques 104, 106, le capteur de rotation 102 est constam- ment relié au porte-broches 12 par une liaison rigide en phase Lorsque le porte-broches 12 a été amené à la posi- tion de commutation désirée, il est verrouillé sur le car- ter de broches 10 à l'aide des vérins 112 Si l'une des broches de travail 16, 18 se trouve devant l'arbre central 38, ce dernier peut être poussé en translation vers la droi- te, vu sur la figure 3, par le vérin 42, de sorte que l'ac- couplement à crabots 94 s'accouple Pour garantir l'engrè- nement des crabots de cet accouplement, l'arbre central 38 peut être amené et fixé dans une position angulaire déter- minée par l'intermédiaire du capteur de rotation 130 et de la commande de la machine Lorsque l'arbre central 38 se déplace en translation vers la droite, vu sur la figure 3, c'est-à-dire lors de la mise en prise de l'accouplement à crabots 94, l'arbre central 38 est en supplément désolida- risé du couple de roues coniques 104, 106 puisque le pignon de sortie 96 est dégagé de la denture de la roue dentée d'entraînement 98 Le rapport de transmission entre l'arbre central 38 et la roue conique 106 est avantageusement choi- si de manière que, même après une rotation de 900 ou d'un multiple de 900 du porte-broches 12 autour de l'axe de com- mutation 14, l'accouplement à crabots 84 puisse à nouveau être accouplé par une simple avance de l'arbre central 38. Ainsi qu'on peut le voir sur les figures 1 à 3, une pièce tenue par la broche de travail 16 peut maintenant être usinée pendant que la broche de travail 18 qui ne se trou- ve pas dans la zone de travail du tour automatique et qui pointe vers le haut est déchargée au moyen du dispositif de manipulation 70, c'est-à-dire qu'une pièce terminée d'u- sinage est extraite de cette broche et qu'une pièce à usi- ner est mise en place dans la broche Toutefois, avec un dispositif de manipulation d'une construction légèrement différente, on pourrait également pendant ce temps prélever un outil usé de l'une des pinces 32, 34 et mettre un nouvel outil en place dans l'autre pince A cet effet, on pourrait également utiliser le dispositif de manipulation 70 repré- senté aux figures 1 et 2 si l'on intervertissait les dis- positions du poste de pince 22 et de la broche de travail 18 sur le porte-broches 12. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit à titre d'exemple sans sortir du cadre de l'invention. 2526 42 R E V E N D I C A TI O N S 1 Tour automatique revolver multibroche compre- nant un porte-broches monté rotatif sur un carter de broches pour tourner autour d'un axe de commutation central et dans lequel tourillonnent plusieurs broches de travail qui défi- nissent chacune une position de commutation, ainsi qu'un moteur principal pour l'entraînement d'un arbre d'entrai- nement qui peut être accouplé à chaque fois à la broche de travail qui se trouve dans la position de travail, carac- térisé en ce que, pour la commutation du porte-broches ( 12), ce dernier peut être accouplé au moteur principal 48. 2 Tour automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement ( 38) est ac- couplé au porte-broches ( 12) lorsqu' il est désolidarisé de la broche de travail ( 16, 18). 3 Tour automatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pour s'accoupler à la broche ( 16, 18) placée en position de travail, l'arbre d'entraînement ( 38) peut se déplacer en translation longitudinale entre une position d'accouplement et une position de désaccou- plement et en ce que cet arbre porte une roue dentée d'en- traînement ( 96) qui est en prise avec une denture reliée au portebroches ( 12) dans la position de désaccouplement de cet arbre. 4 Tour automatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite denture est constituée par une roue dentée ( 98) appartenant à un arbre intermédiaire ( 100), lequel porte une roue dentée d'entraînement ( 104) disposée en prise constante avec une couronne dentée ( 106) prévue sur le porte-broches ( 12). 5 Tour automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, sur le carter des broches ( 10) et sur le porte-broches ( 12), sont prévues respectivement des dentures ( 108, 110) qui peuvent être Xendues solidaires l'une de l'autre par l'intermédiaire d'au moins une denture d'accouplement ( 109) qui peut se dégager de l'une des deux dentures ( 108, 110) et en ce qu'il est prévu un dispositif d'actionnement commandé ( 112) pour la denture d'accouplement ( 109). 6 Tour automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un premier cap- teur d'angle de rotation ( 130) est relié rigidement en phase à l'arbre d'entraînement ( 38) et qu'un deuxième cap- teur d'angle de rotation ( 102) est relié rigidement en phase au porte-broches ( 12). 7 Tour automatique selon les revendications 4 et 6, caractérisé en ce que le deuxième capteur d'angle de rotation ( 102) est entraîné par l'arbre intermédiaire ( 100).