Brevet FR2546795A1 — publié le 19841207

Les machines-outils modernes comportent fréquem- ment un changeur d'outil utilisant la technique du bras double, c'est-à-dire d'un bras rotatif et coulissant por- tant deux pinces symétriques et capable, par la combinai- son des mouvements de rotation et de coulissement de prendre simultanément l'outil porté par la broche et celui venant du magasin, de les extraire, de les échanger par une rotation de 1800, de les remettre en position et de retourner à une position neutre. Pour la réalisation de machines à cadence élevée et à grande fiabilité, il est nécessaire de réali- ser un bras double actionné par des commandes mécaniques simples et pourvu de dispositions évitant toute rotation lorsque le bras est en position de coulissement intermé- diaire entre la position de prise d'outil et la position de dégagement de la-broche De plus, il y a lieu-de faire en sorte que les outils, parfois très lourds, ne puissent se dégager des pinces pendant les mouvements de rotation, sous l'effet de leur inertie. L'invention a pour objet une telle-réalisation, c'est-à-dire un brasdouble mis en mouvement par des commandes simples et pourvu de sécurités efficaces contre les éventualités ci-dessus citées. Le bras double selon l'invention est caractérisé en ce qu'il est porté par un arbre vertical coulissant entre une position haute et une position basse sous l'ac- tion d'un vérin hydraulique, ledit arbre portant en partie basse le bras double et en partie haute un pignon coopérant selon sa position, avec l'un ou l'autre de deux pignons ou secteurs superposés de même diamètre, montés sur le bâti de la machine, commandés chacun par un vérin hydrau- lique séparé, la course du vérin du pignon inférieur étant établie pour fournir une rotation du bras de 180 entre les deux positions dans lesquelles l'axe de l'une de ses pinces coîncide avec l'axe de broche en position de chan- gement d'outil, la course du vérin du pignon supérieur étant établie pour fournir une rotation entre l'une des positions précédentes et une position intermédiaire prédéterminée, la position des pignons ou secteurs superposés et la distance qui les sépare étant établis en corrélation avec la longueur du pignon de l'arbre du bras double, de telle sorte que ce dernier engrène avec le pignon ou secteur supérieur lorsque le bras est en po- sition h 1 gute et avec le pignon ou secteur inférieur lorsqu'il est en position basse. En outre, et de préférence a) Chaque pince du bras double comporte un doigt de verrouillage d'outil monté=coulissant dans le bras et élastiquement repoussé vers l'outil, ce doigt étant monté à l'une des extrémités d'une tige dont l'autre extrémité vient en butée sur une pièce coulissant verticalement dans le bras (parallèlement à son axe) et comportant un évidement de déverrouillage qui vient en regard de la tige lorsque le bras double est en position haute. b) La pièce coulissant verticalement est constamment repoussée élastiquement vers le haut et porte un galet supérieur qui vient en contact avec une surface de roule- ment porté par le bâti de la machine lorsque le bras est au voisinage de la position haute, pour être repoussé vers le bas jusqu'à déverrouiller le doigt de verrouillage d'outil lorsque le bras atteint la position haute. c) Un dispositif détecteur de position permet de s'assurer que la butée de verrouillage du doigt a repris sa place lorsque la course de descente du bras 5 nécessaire et suffisante au verrouillage du doigt, a été parcourue. d) La liaison entre l'arbre portant le bras double et l'extrémité de la tige du vérin assurant ses mouvements verticaux est une liaison élastique par l'intermédiaire d'au moins un ressort, repoussant ledit arbre vers le haut et autorisant un déplacement du bras vers le bas Cette disposition permet, lors du desserrage d'un outil d'exer- cer sur celui-ci une action de décollement du cÈne de broche, action provoquant un déplacement de l'ordre de 1 à 2 mm de l'outil vers le bas. Le dispositif de l'invention est décrit plus en détail dans la description ci-après, avec référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est un croquis schématique d'ensemble du dispositif, le bras étant en position basse - La figure 2 est une vue en élévation de l'ensemble d'un exemple de réalisation, le bras étant en position haute. s La figure 3 est une vue en élévation et en coupe verticale axiale du bras double de l'exemple de réalisa- tion de la figure 2, illustrant le-système de verrouillage des outils dans le bras. En se reportant à ces figures, on voit que le bâti de la machine est schématiquement représenté en 1 et porte un bras double 2 monté à l'extrémité d'un arbre vertical 3 coulissant verticalement selon les flèches F 1 entre une position haute et une position basse et susceptible de rotation selon les flèches F 2 et F - Conformément à l'invention, ces trois mouvements sont obtenus par trois vérins séparés, le vérin 4 assu- rant le coulissement vertical en position haute et basse, le vérin 5 la rotation en position haut-e et le vérin 6 la rotation en position basse; l'arbre 2 porte à sa partie supérieure un pignon 7 qui coopère selon sa posi- tion, tantôt avec le pignon (ou secteur denté) 8, - tantât avec le pignon (ou secteur denté) 9, les pignons 8 et 9 étant superposés et de même diamètre, la distance qui les sépare ainsi que la longueur du pignon 7 étant établis en rapport avec la longueur de la course verti- cale du bras de telle sorte que le pignon 7 engrène avec le pignon 8 seulement lorsqu'il est en position haute et avec le pignon 9 seulement lorsqu'il est en position basse Les pignons 8 et 9 sont supportés par le bâti de la machine ainsi que les vérins-5 et 6 qui les entra'- nent respectivement par les manetons 11 et 12 eux-mêmes montés sur le bâti 1 par les articulations 13 et 14 (figure 2) - Dans l'exemple représenté, les pignons 8 et Y sont montés fous sur le même axe 15. La course du-vérin inférieur 6 est établie pour fournir une rotation du bras de 180 (rotation F 3) entre les deux positions du bras dans lesquelles l'axe de l'une des pinces 16 et 17 coîncide avec l'axe de broche schématiz en 18 lorsque la broche est en position de changement d'outil. Des butées de réglage de fin de course des vérins 5 et 6, telles les butées 19, 20 (figure 2) sont avantageusement prévues pour un positionnement rigoureux en fin de course. La course du vérin supérieur 5 est établie pour four- nir une rotation du bras (rotation F 3) entre l'une des posi- trions précédentes et une position intermédiaire prédéterminée, destinée à servir de position d'attente et placée par exemple à 900 environ des positions d'échange. Avec cette disposition, les mouvements du bras 2 peuvent être établis en séquence, avec une cadence élevée, par des moyens mécaniques très simples et fiables, les posi- tions du bras 2 étant très rigoureusement contrôlées à tous les stades de la séquence et notamment au moment de la prise d'outil. Les mouvements du bras 2, commandés par le vérin 5, seront alternatifs (tantôt dans un sens, tantôt dans l'autre, comme indiqué par les flèches F 2). Les mouvements du bras 2, commandés par le vérin 6 pourront être toujours dans le même sens (comme indiqué par la flèche F 3), le vérin 5 revenant à sa position initiale lorsque le bras est en position haute. La séquence des mouvements est la suivante Le bras 2 étant en position hauteneutre, le vérin 5 le fait tourner jusqu'à la position de prise d'outil; ensuite le vérin 4 amène le bras 42 en position basse; dans cette position, le vérin 6 provoque une rotation de 1800 du bras 2 qui est alors ramené en position haute par le vérin 4 enfin le vérin 5 ramène le bras 2 en position neutre. Le dispositif étant destiné à fonctionner avec des vitesses élevées, il est important qu'un outil 21 pris par une pince 16, 17 ne puisse s'échapper par inertie, les accélérations et décélérations étant importantes et la masse de certains outils étant-élevée. A cette fin, le bras 2 comporte des doigts de ver- rouillage 22 de préférence terminés par des galets 23. Les doigts 22 coulissent dans le bras 2 et sont constamment sollicités vers les outils 21 par des ressorts 24 Chaque doigt 22 est monté à l'une des extrémités d'une tige 25 dont 2 546795 l'autre extrémité 26 vient en butée sur une pièce 27 lorsque le bras n'est pas en position haute La pièce 27 coulisse paral- lèlement à l'axe du bras et comporte un évidement de déver- rouillage 28 qui vient en regard de l'extrémité 26 de la tige 27,-lorsque le bras est en position haute. Dans l'exemple représenté' la pièce 27 est une face de butée prévue dans un cylindre coulissant 29 constamment repoussé élastiquement vers le haut par le ressort 30, et portant à sa partie supérieure un galet 31; lorsque le bras 2 n'est pas en position haute, la surface 27 se place devant la tige 26 et assure le verrouillage de l'outil 21. Lorsque le bras 2 approche de la position haute, les galets 31 viennent en contact avec la -surface de-roulement 32 portée par le bâti 1 de la machine et sont arrêtés dans leur ascension, tandis que le bras 2 continue sa course. La pièce 29 s'abaisse relativement au bras 2 en comprimant le ressort 30 et l'évidement 28 vient en regard de l'ex- trémité 26 de la tige 25 Le galet 23 est alors déverrouillé et la rotation du bras 2 peut réaliser la prise de l'outil 21; mais dès que le bras 2 redescend, le ressort 30 repousse les cylindres 29 et la butée de verrouillage 27 reprend sa place. Un dispositif détecteur de position formé des deux détecteurs 33 et 34, l'un opérant sur un galet 31 et l'autre sur une pièce 35 liée au bras 2 ou à l'arbre 3 permet d'assurer la sécurité de fonctionnement de ce verrouillage. Le galet 31, en effet, doit -rester en contact avec la surface de roulement 32 jusqu'à ce que le bras 2 soit descendt d'une course suffisante pour que la butée 27 soit en regard de l'extrémité de tige 26 Si les signaux fournis par les détecteurs 33 et 34 montrent qu'il n'en est pas ainsi, la séquence de changement d'outil est interrompue. Pour qu'une telle disposition de verrouillage fonctionne de façon s re, il est préférable que la fin-de course-du bras vers le haut soit constituée par l'arrivée en butée d'une pièce liée au bras 2 sur une pièce liée au bâti ou en position déterminée par rapport au bâti, afin que le mouvement relatif des cylindres 29, par rapport aux extrémités de tige 26, soit rigoureux. En outre, l'extrémité de la tige 36 du vérin 4 est reliée à l'arbre 3 par l'intermédiaire du ressort 37 repoussant l'arbre 3 vers le haut par rapport à la tige 36 (le ressort 37 est logé dans une pièce 38 liée à l'arbre 3 et repousse l'extrémité 39 de la tige 36 contre une butée liée à la pièce 38). Cette disposition rend possible, lors du desserrage de l'outil dans le c 6 ne de broche, d'exercer sur l'outil un effort de décollement qui provoque une descente du bras 2 de-l'ordre de 1 'à 2 mnsans modification de position de l'extrémité 39 De même, à la mise en place d'un outil dans le cône de broche, la fin du mouvement de remontée du bras peut être combinée avec une action de serrage de l'outil dans le cône. REVENDICATIONS 1 Dispositif changeur d'outil pour machine-outil, comportant un bras double ( 2) capable de mouvements de rotation et de coulissement selon son axe, caractérise en ce que le bras double( 2)est monté à la partie inférieure d'un arbre vertical ( 3) coulissant entre une position haute et une position basse sous l'action d'un vérin ( 4), l'arbre ( 3) portant en partie haute un pignon ( 7) coopé- rant selon sa position avec l'un ou l'autre de deux pignons ou secteurs dentés superposés ( 8 et 9), de même diamètre, montés sur le bâti de la machine, chacun de ces pignons étant commandé par un vérin hydraulique sé- paré, la course du vérin ( 6) du pignon inférieur 9 étant établie pour fournir une rotation de 1800 du bras ( 2) entre deux positions dans lesquelles l'axe de l'une de ses pinces ( 16, 17) coïncide avec l'axe de broche en posi- tion de changement d'outil, la course du vérin ( 5) du pignon supérieur ( 8); étant établie pour fournir une rota- tion entre l'une des positions précédentes et une posi- tion intermédiaire prédéterminée, la position des pignons ou secteurs 8 et 9 et la distance qui les sépare étant établis en corrélation avec la longueur du pignon ( 7) de l'arbre ( 3) du bras( 2) de telle sorte que le pignon ( 7) engrène avec le pignon ou secteur( 8)lorsque le bras ( 2) est en position haute, et avec le pignon ou secteur ( 9) lorsque le bras ( 2) est en position basse 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque pince ( 16, 17) du bras double ( 2) comporte un doigt de verrouillage ( 22)' coulis- sant dans le bras ( 2) et élastiquement repoussé vers la pince, ce doigt ( 22) étant monté à l'extrémité d'une tige ( 25) dont l'autre extrémité ( 26) vient en butée sur une pièce ( 27) coulissant dans le bras ( 2) parallè- lement à son axe et comportant un évidement de déver- rouillage ( 28) qui vient en regard de l'extrémité ( 26) de la tige ( 27) lorsque le bras est en position haute. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque pièce ( 27) est constamment repoussée élastiquement vers le haut et porte un galet supérieur ( 31) qui vient en contact avec une surface de roulement porté par le bâti ( 1) lorsque le bras ( 2) est au voisinage de la position haute, pour être repoussé vers le bas jusqu'à mettre en regard l'évidement ( 28) et l'extrémité ( 26) lorsque le bras atteint la position haute. 4 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 2 et 3, caractérisé en ce qu'un dispositif détecteur de position permet de s'assurer que la tige ( 27) formant butée l'extrémité ( 26) de la tige ( 25) a repris sa place sous l'action du ressort ( 30) dès que la course de descente du bras ( 2) nécessaire et suffi- sante au verrouillage du doigt ( 22) a été parcourue. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que la liaison entre l'arbre ( 3) portant le bras double ( 2) et l'extré- mité ( 39) de la tige ( 36) du vérin ( 4) assurant ses mouvements verticaux est une liaison élastique par l'intermédiaire d'au moins un ressort ( 37) repoussant vers le haut une pièce ( 38) liée audit arbre.