Brevet FR2543467A1 — publié le 19841005

Dispositif de changement d1outils dans une machineoutil à commande numérique L'invention concerne les dispositifs de changement automatique d' outils dans les machines-outils à commande numérique; comportant un magasin de stockage de nouveaux outils destinés à être conduits au poste de travail de la machine, ledit magasin étant constitué de glissières#munies de moyens de retenue temporaire des outils, des moyens de réception des anciens outils qu'on enlève dudit poste de travail, et un bras de transfert d'outils apte- déposer un ancien outil dans les moyens précités de réception des anciens outils et à prendre un nouvel outil dans le magasin de stockage des nouveaux outils, l'ensem ble étant conçu et agencé pour que le bras de transfert puisse recevoir directement un outil nouveau qui sort de 18une quelconque des glissières du magasin. Par ancien outil, on entend aussi bien un outil usé qui a besoin d'être réaffuté ou jeté, qu'un outil en bon état ayant servi à effectuer, sur une pièce, une certaine opération d'usinage et destiné à être remplacé par un autre outil pour effectuer une autre opération d'usinage sur la même pièce, étant entendu que cet ancien outil sera repris au cycle suivant pour exécuter, sur une autre pièce, la même opération qu'il avait effectuée sur la pièce précédente. Par nouvel outil, on entend donc aussi bien un outil neuf ou nouvellement affûté, qu'un outil ayant déjà servi et destiné à être repris au cycle suivant d'usinage d'une nouvelle pièce. Dans les dispositifs de changement d'outils connus en question, les moyens de réception des anciens outils sont constitués, comme exposé, par exem ple, dans le brevet européen No 81.103.913, par des glissières semblables aux glissières de stockage des nouveaux outils et disposées à côté de ces dernières, parallèlement à elles. Or, cette disposition présente l'inconvénient de nécessiter des manoeuvres relativement compliquées pour remplacer, sur la machine, un ancien outil par un nouvel outil, car il faut prévoir une première pince de bras de transfert pour prendre l'ancien outil dans la machine et le déposer dans une glissière libre d'un magasin, ainsi qu'une deu xième pince pour prendre un nouvel outil dans une autre glissière de magasin et le porter dans la machine. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de changement d'outils qui ne présente pas l'inconvénient précité des dispositifs connus qu'on vient de rappeler. A cet effet, suivant l'invention, les moyens de réception des anciens outils sont disposés en regard des sorties des glissières du magasin de stockage de nouveaux outils et-à une distance desdites sorties telle qu'ils laissent un intervalle de largeur légèrement plus grande que celle d'un outil, de fagon telle qu'un ancien outil, présenté par le bras de transfert d'outils dans l'intervalle précité, puisse être introduit dans les moyens précités de reception des anciens outils et remplacé directement par un nouvel outil éjecté de la glissière correspon dante du magasin de nouveaux outils. On conçoit aisément que, grâce à cet agencement particulier, tout se passe comme si un nouvel outil s'introduisait dans une pince unique pour en chasser l'ancien outil et prendre, en même temps, sa place. Le dispositif de changement d'outils se trouve donc simplifié puisqu'il ne comporte plus qu'une seule pince au lieu de deux ; de plus, le cycle de changement d'outils est plus simple aussi, étant donné qu'il ne nécessite plus le déplacement que d'une seule pince coopérant avec une seule glissière, en une seule opération. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation d'un dispositif de changement d'outils suivant l'invention. Sur ces dessins la figure 1 représente l'ensemble du dispositif en élévation sur la moitié de gauche et en coupe sur la moitié de droite les figures 2A et 2B représentent, à plus grande échelle, respectivement, les parties supérieure et inférieure de la figure 1 la figure 3 est, à plus grande échelle, une vue en plan du système de commande de pivotement du bras de transfert d'outils ; et la figure 4 est une vue en coupe horizontale faite suivant la ligne IV-IV de la figure 1 et montrant la coopération du bras de transfert d'outils avec le magasin et la tourelle porte-outils de la machine. Le dispositif représenté dans son ensemble sur la figure 1 est destiné à assurer des changements automatiques d'outils sur une tourelle 1 indiquée seulement sur la figure 4, d'une machine-outil, en l'occurence un tour, à commande numérique. D'une manière générale, il comporte : un magasin 2 de stockage de nouveaux outils 3, des moyens 4 de réception des anciens outils 5 dont un seulement est visible sur la figure 4, et un bras 6 de transfert d'outils. Le magasin de stockage de nouveaux outils 2 est constitué de plusieurs, huit dans l'exemple, glissières 11 (voir aussi figures 2A,2B et4) formées chacune de deux règles profilées 12, 13. Les moyens 4 de réception des anciens outils sont aussi, dans cet exemple, constitués de glissières 14 semblables aux glissières 11 de nouveaux outils et formées aussi chacune de deux règles profilées telles que 15 ces glissières 14 sont disposées dans le prolongement des glissières 11 et à une distance de cellesci telle qu'elles laissent un intervalle 18 de largeur légèrement plus grande que celle d'un outil qui correspond, d'ailleurs, à la largeur du bras de transfert d'outils 6 dans ce mode de réalisation.En fait, dans la forme d'exécution représentée sur les dessins, l'ensemble formé par chaque glissière 11 et la glis sière 14 correspondante, est constitué par une barrette 19 en une seule pièce qui présente, au milieu de sa longueur, une échancrure qui détermine précisément l'intervalle 18 précité. Les huit barrettes 19 sont fixées, d'une manière amovible, le long de génératrices d'un support 22 de forme générale cylindrique et, d'une manière plus précise, de forme prismatique octogonale dans l'exemple. Pour des raisons de fabrication et de montage, le support 22 est en plusieurs pièces fixées sur un arbre 23 qui tourillonne, par ses deux extrémités, respectivement dans deux paliers 24, 25 d'un bâti fixe 26 solidaire de la machine. Une première pièce 27 du support 22 est fixée sur la partie infé- rieure de l'arbre 23 au moyen d'une bague filetée conique fendue 28 et d'un écrou conique correspon dant 29.Une deuxième pièce est constituée par une tête octogonale 32 de même apothème que celui de la première pièce octogonale 27 et montée folle à rotation sur une couronne 33 fixée, également par un ensemble bague et écrou coniques 34, 35, sur un tube 36 monté fou sur l'arbre 23 entre le palier 25 et la première pièce précitée 27. Chaque barrette 19 est positionnée en direction circonférentielle par deux plots 41, 42 fixés dans la face latérale correspondante de la première pièce octogonale 27 du support et dont les têtes sont engagées dans une fente longitudinale correspondante 43 de la barrette ; elle est retenue sur l'extrémité inférieure du support 22 par une bride 44 fixée à demeure sur ce support et, sur sa partie supérieure, par tout système connu approprié àmontage et démontage rapides, tel que, par exemple, le système qui comporte un goujon 46 fixé radialement dans la tête 32 du support et sur lequel est engagé un bouton fileté de serrage 47 qui s'appuie contre l'extrémité fourchue 48 de la barrette. L'ensemble du support 22 est positionné en direction axiale dans le bâti 26, à sa partie infe Pieuse, par une butée annulaire 51 immobilisée en rotation par des goupilles cannelées telles que 52 et, à sa partie supérieure, par une autre rondelle 53. On peut indexer angulairement le support 22 de manière à amener l'une quelconque de ses huit faces en regard du trajet du bras de transfert 6 par exemple au moyen d'un arbre 55 qui tourillonne dans l'ex trématé inférieure de l'arbre 23 et qui porte une manivelle 56 reliée, par exemples à un vérin à fluide sous pression par l'intermédiaire d'une bielle d'accouplement, tandis qu'un anti-dévir#ur 57 est interposé entre les deux arbres 23 et 55.Un système classique à bille 61 poussée élastiquement par un ressort dans l'extrémité sertie d'une vis creuse 63 montée dans le fond inférieur du bâti 26 assure un positionnement angulaire élastique du support 22 par coopération avec des creusures coniques 64 correspondantes ménagées dans les brides 44 solidaires dudit support. Chaque outil nouveau peut être retenu temporairement successivement chacun des emplacements prévus à cet effet dans les glissières, également par un système classiqueà bille 65 (figure 4) poussée élastiquement par un ressort 66 dans l'extrémité sertie d'une vis creuse 67 (figure 4) montée dans la règle 13 des glissières, ladite bille pouvant s'engager dans une creusure conique correspondante 68 ménagée dans chaque outil. Le support de barrettes 22 est entouré d'une jupe cylindrique 71 qui fait partie du bâti 26 et qui présente, au milieu de sa hauteur, une échancrure 72 pour permettre au bras de transfert d'outils 6 d'accéder aux glissières et une longue fenêtre longitudinale 73 à travers laquelle on peut faire passer les barrettes garnies d'anciens outils qu'on enlève du support 22, ainsi que les barrettes garnies de nouveaux outils que l'on remet en place sur ledit support. Le bras 6 de transfert d'outils est solidaire d'un arbre vertical 76 qui tourillonne dans deux paliers 77, 78 solidaires du bâti 26 et qui peut pivoter d'un angle de 900 sous l'action dgun système de commande qui comporte un vérin à fluide sous pression 81 (figure 3), dont la tige de piston 82 a son extrémité articulée, par un axe 83, sur l'extré- mité d'une manivelle 84 solidaire de l'arbre 76.Le corps du vérin 81 peut osciller sur un axe 80 porté par le bâti 26. ainsi, le bras de transfert d'outils 6 peut osciller dans un plan horizontal et occuper, soit la position qui correspond à celle représentée en traits pleins sur la figure 3 dans laquelle il coopère avec le magasin outils, soit à la position représentée en traits interrompus dans laquelle il coopère avec la tourelle 1 de la machine pour enlever un outil ou, au contraire, en remettre un autre en place. Le bras de transfert d'outils 6 est muni, d'une manière classique, par exemple de deux mâchoires articulées 87, 88 (figure 4) au moyen desquelles il peut saisir un outil 5. Il est prévu des moyens d'entraînement pas-àpas des outils pour introduire successivement,un à un, les outils nouveaux dans le bras de transfert et pour faire progresser les anciens outils dans la glissière destinée à les recevoir. Ces moyens comportent un peigne désigné dans son ensemble par 91 et constitué d'un corps 92 et de dents 93. Le corps 92 se présente sous la forme d'une tige cylindrique qui est parallèle à l'axe du support et qui peut pivoter, mais aussi coulisser, dans deux paliers coaxiaux 94, 95. Le palier 94 est constitué par une douille qui est montée dans un trou excentré 97 de direction axiale de la couronne 33 et qui traverse un trou excentré 98 du fond supérieur du bâti 26 de sorte qu'elle sert, en même temps, à empêcher la couronne 33 de tourner à l'intérieur du bâti.Le palier 95 est constitué par un alésage excentré pratiqué en direction axiale dans une couronne 101 fixée sur la partie inférieure du tube 36 au moyen d'un autre ensemble de bague et d'écrou coniques 102, 103. Ainsi, les deux paliers 94, 95 du peigne sont portés par les deux couronnes 33 et 101 toutes deux solidaires du tube 36 immobile en rotation par rapport au bâti. 26. La tige cylindrique 92 qui constitue le corps du peigne est liée en rotation à la douille 94 au moyen d'une clavette 105 encastrée dans ladite tige et coulissant dans une rainure correspondante 104 pratiquée dans l'alésage de la douille. o On peut faire pivoter le peigne d'un angle de 450 au moyen d'un système de leviers qui comporte une manivelle 106 (figures 2A et 3) solidaire de l'extrémité supérieure de la douille 94, une bielle 107, et une autre manivelle 108 de longueur moitié de-celle de la manivelle 106 et fixée sur l'extrémité supérieure de l'arbre 76 qui porte le bras de transfert d'outils 6, lui-même entraîné d'un mouvement de 90 , dans un sens ou dans l'autre, comme indiqué plus haut. Quant au mouvement de coulissement longitudinal du peigne il est assuré, automatiquement, par un autre vérin à fluide sous pression 111 fixe par rapport au bâti 26 et dont la tige de piston 112 (figure 2A) est rendue solidaire du corps 92 du peigne par un accouplement 113. Le fonctionnement du dispositif de changement d'outils qu'on vient de décrire est le suivant On suppose qu'on vient de terminer une opération d'usinage avec un outil 5 (figure 4) porté par la tourelle 1 et qu'il s'agit de remplacer cet outil par un nouvel outil 3 (figure 1) qui se trouve dans le magasin 2 préalablement convenablement indexé angulairement au moyen du dispositif anti-dévireur 57 (figure 2B) actionné par l'arbre 55 muni de la manivelle 56, cette position angulaire étant verrouillée par le dispositif à bille 63.Au moyen du vérin 81 (figure 3), on amène le bras de transfert 6 dans la position correspondant à celle représentée en traits interrompus sur la figure 3, la pince 87, 88 (figure 4) étant vide actuellement Par un mouvement du chariot qui porte la tourelle 1, on amène l'ancien outil 5 dans la pince du bras de transfert et, par des moyens automatiques classiques (non représentés), l'outil se trouve déverrouillé de la tourelle et serré dans la pince On fait pivoter le bras de transfert 6 de 900 pour l'amener dans la position représentée en traits pleins sur la figure 4, par un mouvement de pivotement de 900 de l'arbre 76 sous l'action du vérin 81 (figure 3), mouvement qui provoque, en même temps, ainsi qu'on l'a vu plus haut, un mouvement de pivotement de 450#du peigne 91 qui passe de sa position représentée en traits interrompus à sa position représentée en traits pleins. L'ancien outil se trouve maintenant dans l'échancrure 18 (figure 1) entre la sortie de la glissière supérieure 11 d'outils nouveaux 3 et l'entrée de la glissière inférieure 14 de réception des anciens outils, dans l'alignement desdites glissières e Les dents 93 du peigne se trouvent entre les outils nouveaux 3. Au moyen du vérin 111 (figure 1), on fait descendre ce peigne d'un pas, ce qui produit simultanément deux effets, à savoir . l'entrée de l'outil nouveau inférieur 3 dans la pince du bras de transfert 6 et le passage de 1'ancien outil 5, poussé par le nouvel outil 3, hors de ladite pince, dans la glissière 14 de réception des anciens outils. Par un mouvement inverse du vérin 81, on ramène simultanément le peigne 91 et le bras de transfert d'outils 6 de leurs positions angulaires respectives en traits pleins à leurs positions angulaires en traits interrompus. Le bras de transfert se trouve alors en position convenable pour permettre au nouvel outil qui se trouve dans sa pince d'être pris en charge par la tourelle suivant un processus classique inverse de celui mis en oeuvre pour faire passer l'outil ancien de la tou- relle dans le bras de transfert. Quant au peigne, ses dents 93 sont actuellement dégagées des outils nouveaux 3 de sorte qu'on peut, au moyen du vérin 111, le faire remonter d'un pas et occuper sa position initiale représentée sur la figure 1.Ainsi, pendant que le bras de transfert d'outils 6, équipé d'une seule pince, se trouvait en position de coopération avec le magasin d'outils, on a pu, en une seule opération, remplacer l'ancien outil par un nouveau. A chaque fois que, sur une barrette 19, on prélève un nouvel outil sur sa glissière 11, on dépose donc un ancien outil sur sa glissière 14. Lorsque tous les nouveaux outils ont été prélevés sur la ba-r- rette, la glissière inférieure 14 est donc pleine d'outils anciens ; on fait alors pivoter le support 22 de l'angle convenable pour qu'on puisse sortir cette barrette à travers la fenêtre longitudinale 73, après avoir desserré le bouton 47 pour pouvoir le dégager du support. A la place de la barrette qu'on vient d'enlever, on monte une barrette garnie d'outils nouveaux sur sa glissière supérieure 11. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation de l'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de changement d'outils dans une machine-outil à commande numérique, comportant un magasin de stockage de nouveaux outils destinés a être conduits au poste de travail de la machine, ledit magasin étant constitué de glissières munies de moyens de retenue temporaire des outils, des moyens de réception des anciens outils qu'on enlève dudit poste de travail, et un bras de transfert d'outils apte à déposer un ancien outil dans les moyens précités de réception des anciens outils et à prendre un nouvel outil dans le magasin de stockage de nouveaux outils, l'ensemble etant conçu et agencé pour que le bras de transfert puisse recevoir directement un outil nouveau qui sort de l'une quelconque des glissières du magasin, caractérisé en ce que les moyens (14) de réception des anciens outils sont disposés en regard des sorties des gli-ssières (11) du magasin (2) de stockage de nouveaux outils et à une distance desdites sorties telle qu'ils laissent un intervalle (18) de largeur légèrement plus grande que celle d'un outil, de façon telle qu'un ancien outil, présenté par le bras de transfert d'outils (6) dans l'intervalle précité, puisse être introduit dans les moyens précités de réception des anciens outils et remplacé directement par un nouvel outil (3) éjecté de la glissière correspondante du magasin de nouveaux outils. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il compo#rte des moyens (91) d'entrainement pas-à-pas des outils nouveaux (3) pour les introduire successivement, un à- un, dans le bras de transfert (6). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement pasà-pas des outils nouveaux sont constitués par un peigne (91) qui peut coulisser longitudinalement et pivoter sur son dos, afin que ses dents (93) puissent coopérer avec les outils (3) rangés dans les glissières (11) et les faire avancer d'un pas ou se dégager desdits outils et reculer à vide. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réception des anciens outils sont constitués par des glissières (14) semblables aux glissières (11) de stockage des outils nouveaux. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que chaque glissière (11) de stockage d'outils nouveaux et la glissière (14) de réception d'outils anciens située en regard d'elle font partie d'une seule glissière amovible (19) qui présente une échancrure (18) au milieu de sa longueur pour former l'intervalle précité de passage du bras de transfert d'outils (6). 6 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les glissières (11) de stockage de nouveaux outils (3) sont montées d'une manière amovible le long de génératrices d'un support (22) de forme générale cylindrique indexable angulairement. 7. Dispositif suivant les revendications 4 et 6, caractérisé en ce que les glissières (14) de réception des anciens outils sont également montées sur le support cylindrique indexable (22). 8. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le peigne (91) est porté par un arbre 11053 coulissant et oscillant lié en rotation à un arbre oscillant (76) porte-bras de transfert (6) relié à un système de commande dioscilla- tion (81 à 84). 9. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le support cylindrique des glissières est entouré d'une jupe cylindrique (71) qui présente une échancrure transversale (72) pour le passage du bras de transfert d'outils (6) et une longue fenêtre longitudinale (73) pour le passage des glissières (19) lors de leur enlèvement et de leur remise en place.