Brevet FR2546794A1 — publié le 19841207

La technique du changement d'outil automatique est déjà ancienne et a fait l'objet de nombreux brevets. Certains d'entre eux comportent l'usage d'un bras double symétrique à deux pinces d'extrémités, ce qui permet d'effec- tuer le changement d'outil par déplacements du bras selon soi axe combinés avec une rotation de 1800, et l'invention se rapporte à un changeur d'outil de ce type. Cependant, pour que l'opération soit exécutée rapidement, il faut que l'outil de rechange soit, ou bien plz d'avance sur le bras double ou bien prélevé dans le magasin simultanément jà la prise de l'outil situé dans-la broche. Certains dispositifs prévoient un bras double à mouvement complexe permettant au bras double d'aller pré- lever un outil sur le magasin pendant la phase de travail de la machine, de sorte que le bras double soit de retour en position de changement, muni de l'outil de rechange avant la fin de cette phase de travail. Cette solution est d'une grande complication méca- nique compte tenu des précisions de positions nécessaires à l'automatisation desmouvements. D'autres dispositifs prévoient de placer le maga- sin de telle sorte que l'outil de rechange se présente en position symétrique de celle de l'outil sur la broche en position de changement-. Cette disposition a pour inconvénient une position du magasin qui est incommode du point de vue du fonction- nement de la machine outil, et exige une très grande rigueur de position du poste de changement d'outil sur-le magasin. Pour résoudre ces problèmes, il a déjà été proposer de placer le magasin à l'emplacément le plus avantageux et de prévoir un chariot de transfert entre le magasin-et le bras double, ce chariot ayant pour fonction de prélever l'outil suivant dans le magasin et de l'amener en position symétrique de l'outil en broche pendant la phase de tra- vail de la machine, de sorte que les mouvements du bras double puissent être-réduits au minimum, et exécutés rapide ment en toute sécurité. -L'invention se rapporte à des perfectionnements aux machines de ce type et permettant notamment de réaliser de façon simple et efficace les divers rattrapages d'erreurs ou écarts de positionnement inhérentes à la fabrication et aux jeux de fonctionnement, rattrapages nécessaires à une automatisation de cadence élevée avec une sécurité de fonctionnement accrue. Le dispositif selon l'invention comprend un magasin à disque ou à chaîne placé fixement sur le coté de la machine, à distance de la broche, les outils se déplaçant avec leur axe en position horizontale (direction X), un bras-double à axe vertical (direction Z), la position de cet axe étant fixe par rapport au bâti de la machine et le bras double ayant une possibilité de coulissement selon cet axe et de rotation autour de cet axe,-un chariot porte-outil se déplaçant entre le magasin et le bras double (direction Y), et il est caractérisé en ce que le chariot coulisse sur des glissières horizontales fixes par rapport au magasin sous l'action d'un vérin relié au chariot par l'intermédiaire d'au moins un ressort, le chariot porte un bloc basculant, sous l'action d'un vérin porté par le chariot, autour d'un axe horizontal perpendiculaire à la direction des outils dans le magasin, ledit bloc por- tant lui-même un manchon porte-outil coulissant dans ledit bloc selon un axe perpendiculaire à l'axe de basculement du bloc, ledit manchon étant susceptible d'oscillations de faible amplitude autour de cet axe de coulissement, des butées étant prévues pour limiter le déplacement du chariot en direction-de la broche, le basculement du bloc vers la position verticale et le coulissement du manchon vers le bas lorsque le bloc est en position verticale. Par cet ensemble de dispositions, on obtient une position fixe et sure de l'outil lorsque le chariot est en position de changement d'outil, du fait que les posi- tions du manchon dans le bloc, du bloc dans le chariot - et du chariot sur les barres sont définies par des butées positives; le bras double peut alors, en toute sécurité effectuer les manoeuvres de prise d'outil simultanées sur la broche et le chariot, l'extraction des outils et leur échange par rotation de 1800 et coulissement inverse. A l'opposé, lorsque le chariot est en position de coopération avec le magasin, les écarts de positionnement pouvant atteindre 1 mm sont aisément absorbés dans -les trois directions de l'espace ainsi qu'il sera exposé plus en détail ultérieurement, ce qui est d'un grand avantage tant à la fabrication qu'au fonctionnement parce que les magasins, en particulier les magasins à chaîne, ne peuvent pas être réalisés avec une précision absolue en ce qui concerne la position de l'outil au poste de chargement. L'invention vise également, entre autres, les dispositions ci-après: a) Le coulissement du manchon dans le bloc est commandé, par l'extrémité de la tige d'un vérin situé en position fixe par rapport au magasin et le manchon porte une four- chette qui vient coopérer avec un diabolo monté entre deux ressorts sur ladite extrémité de tige de vérin lorsque le chariot est en position de prise ou de remise d'outil danl le magasin. b) Le manchon coulisse dans le bloc sur un arbre porté par ledit bloc, perpendiculaire à l'axe de basculement du bloc et il est maintenu en position angulaire avec jeu d'oscillations par des patins portés par le manchon et contretenus par ressorts, ces patins glissant sur des surfaces planes du bloc parallèles à l'arbre de coulisse- ment. c) La retenue d'un outil dans le manchon est obtenue par la rotation de deux cames situées de part et d'autre d'un bouton terminal porté par la queue de l'outil, cette rotation résultant de l'action d'une crémaillère commune agissant sur des pignons portés par les arbres porte-cames. d) De préférence, cette crémaillère est contretenue par ressort dans le sens de la retenue de l'outil, un vérin étant prévu pour assurer le relâchement en repoussant la crémaillère à l'encontre du ressort. e) Le bloc porté par-le chariot est maintenu en posi- tion relevée pendant le transfert et le coulissement du manchon vers l'arrière est empêché par-appui d'une butée portée par ledit manchon sur une glissière fixe par rapport au magasin dont l'extrémité proche du magasin est placée de telle sorte que le manchon ne peut coulisser que lorsque le chariot est en position de coopération avec le magasin. L'invention sera plus amplement décrite avec référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue schématique d'ensemble du dispositif; Les figures 2, 3 et 4 sont des vues de détail de l'ensemble bloc basculant et manchon coulissant; figure 2 coupe selon les axes de basculement et de coulis- sement; figure 3 vue en bout du manchon avec arrachement partiel; figure 4 coupe partielle selon AA de la figure 2. Sur la figure 1, on a schématiquement représenté le bâti de la machineoutil en 1, le dispositif selon is l'invention pouvant être adapté à des machines de formes - diverses. La machine-outil 1 comporte une broche porte-outil, non représentée, dont l'axe en position de changement d'ou- til est vertical et représenté en 2 (direction Z). Le dispositif de chargement d'outil de l'invention comporte un magasin 3, un bras double 4 et un chariot 5 pour le transfert des outils depuis le magasin 3 jusqu'au bras double 4 Le magasin 3 peut être du type à disque ou à chaîne porte-pinces 9, les outils se déplaçant avec leur axe horizontal La solution du magasin 3 du type à chaîne est préférée car, pour un même nombre d'outil elle occupe moins de place, un tel magasin peut aisément -latérale être fixé sur la partie/du montant du bâti de la machine, ce qui libère la zone de travail, enfin il est possible de prévoir un poste de chargement du magasin assez bas, en , facile d'accès pour les opérateurs, tandis que le poste 11 de prélèvement d'outil par le chariot peut être placé beaucoup plus haut, en relation avec la hauteur de la broche de la machine au poste d'échange. Les mouvements du chariot 5 (selon l'axe Y) doi- vent assurer le déplacement des outils depuis le magasin jusqu'au bras double 4 et leur basculement à axe vertical (axe Z), ce qui, en soi, est connu et peut être réalisé de différentes manières. Y Le bras double 4-est de constitution connue, avec deux pinces 6 et 7 symétriques par rapport à l'axe 8. L'axe 8 est vertical et fixe par rapport au bâti 1 de la machine, et le bras a deux libertés de mouvement: a) coulissement selon l'axe 8 entre une position de prise d'outil, à la fois sur la broche et sur le chariot 5, et une position de dégagement des outils; b) rotation de 1800 permettant l'échange des outils en combinaison avec le coulissement précédent. Avec un dispositif de ce type dans lequel les mou- vements du bras double sont simples-: rotation de prise des outils, dégagement des outils, rotation d'échange, mise en place des outils et retour en position neutre, l'échange des outils peut être réalisé de façon rapide et sûre, 1 S compatible avec une automatisation poussée. Une fois l'outil échangé, le chariot 5 effectue le retour au magasin 3, la sélection d'un nouvel outil et son transfert en position d'échange pendant que la machine-outil est en cours de phase de travail, de sorte que les temps de transfert entre magasin 3 et poste d'échange ne sont pas pris sur le temps de travail de la machine. Cependant, pour qu'un tel dispositif fonctionne de manière fiable, il est nécessaire que la position de l'outil au poste d'échange -soit très rigoureuse et précise, tandis qu'au poste de-prise d'outil ou de remise d'outil par le chariot 5 dans le magasin 3, il est nécessaire de pouvoir rattraper les tolérances de positions des pinces du magasin -En effet, particulière- ment lorsqu'il s'agit d'un magasin du type à chaîne, comme représenté, les jeux de fonctionnement de la chaîne et les écarts de positionnement d'arrêt d'un outil au poste de chargement 11 du chariot peuvent attein- dre jusqu'à 1 mm environ dans lestrois directions de l'espace. Dans ce but, le chariot 5 coulisse sur des glissière horizontales fixes par rapport au bâti, en l'espèce les barres 12 et 13 sous l'action d'un vérin 14 dont la tige est reliée au chariot 5 par l'intermédiaire d'un ressort 16, tandis qu'une butée 17 est prévue pour limiter le déplacement du chariot 5 vers la broche Ainsi, la posi- tion d'échange du chariot 5 est rigoureusement définie selon l'axe Y par rapport à l'axe de broche 2, tandis qu'en position opposée,le chariot 5 est susceptible d'un déplacement selon l'axe Y pour les rattrapages de jeux et d'écarts. Conformément à l'invention, il est préféré d'utili- ser un seul ressort 16 et que la pièce 18 de liaison du 1 o chariot à la tige 15 soit prise entre une butée non re- présentée et le ressort 16 placé du côté de la broche de sorte qu'il n'y a aucun jeu de positionnement lorsque le chariot 5 est contre la butée 17 tandis qu'il y a un jeu élastique dans un seul sens lorsque le chariot 5 est dans sa position proche du magasin et la course du vérin est établie de telle sorte que cette position soit systématiquement en excès vers le magasin, la fermeture de la pince 9 repoussant élastiquement le chariot 5 à l'encontre du ressort 16. Le chariot 5 porte un bloc 19 basculant autour d'un axe 20 horizontal et perpendiculaire à la direction des outils dans le magasin (axe X), sous l'action d'un vérin 21 porté par le chariot 5 Le bloc 19 porte à son tour un manchon 22 porte-outil; le manchon 22 coulisse dans le bloc 19 perpendiculairement à l'axe 20. Dans la forme préférée de réalisation qui est représentée, le-manchon 22 coulisse par le gousset 26 sur un arbre 25 porté par le bloc 19, les déplacements du gousset 26 étant limités vers le bas (position d'échange) par la butée 24 En outre, le manchon 22 possède une possibilité d'oscillations d'amplitude limitée autour de l'arbre 25; le manchon 22 porte à cet effet des patins 27 ou roulements 28 contretenus par ressorts48 qui glissent sur la face plane 29 du bloc et maintiennent la surface 30 du manchon parallèle à la surface 29. Ainsi, lorsque le chariot 5 est en position d'échange d'outil (représentée en pointillé sur la partie droite de la figure), le manchon porte-outil 22 se trouve en appui sur la butée 24 par le gousset 26, du fait de son propre poids La position du manchon 22 selon l'axe Z est donc rigoureusement déterminée. Par contre, dans la position du chariot S proche du magasin 3, le bloc 19 étant relevé, le jeu d'oscillations du manchon 22 autour-de l'axe 25 permet un léger déplace- ment selon l'axe Z et le rattrapage du jeu de position de la pince 9 selon cet axe, dans la position 11. D'autre part, au manchon 22 est -liée une fourchette , qui lorsque le chariot 5 est en position proche du magasin 3 vient coopérer avec l'extrémité 31 de la tige du vérin 32, fixe par rapport au magasin 3, au bâti 1 let aux glissières 12 et 13 Cette liaison avec l'extrémité 31 du vérin 32 est rendue élastique dans au moins un sens par deux ressorts 33 enserrant un diabolo 47 Le vérin 32 assure les mouvements de retrait d'un outil hors de la pince 11 (ou de placement d'un outil dans la pince) et dans cette position, les ressorts 33 assurent le rat- trapage des jeux de position de la pince 9 selon l'axe X. De préférence, pendant la phase de déplacement du chariot 5 (axe Y) sur les glissières 12 et 13, le bloc 19 est maintenu en position relevée par le vérin de bascule- ment 21 La butée arrière 34, coulissant contre la glis- sière 35 fixe en rapport aux glissières 12 et 13 et au bâti 1, maintien le manchon 22 en position avancée. L'extrémité de la glissière 35, côté magasin, est posi- tionnée de telle sorte que le manchon 22 peut reculer pour dégager le cône de l'outil porté par les pinces 9 du magasin Le recul du manchon 22 se fait par la pénétration de la fourchette 30 dans le diabolo 47 actionné par le vérin 32 Côté bras double, le basculement du bloc 19 n'est pas entravé par la présence de la glissière 35. La retenue d'un outil 36-dans le manchon 22 est réalisée par des cames 39, 40 agissant sur le bouton 37 placé à l'extrémité de la queue de l'outil, de telle sorte que la rainure 38 reste libre pour l'action du bras double 4 ou de la pince 9. Les cames 39, 40 sont de préférence des faces planes taillées dans des arbres 41-, 42 rotatifs dans le manchon 22 et portant les pignons 43, 44 sur lesquels agit la crémaillère 45 Celle-ci est constamment repoussée par le ressort 46 vers la position de retenue Un vérin 47 interne au manchon 22, assure la libération de l'outil à l'encontre du ressort 46. REVENDICATIONS 1 Dispositif changeur d'outil pour machine-outil du type comprenant un magasin( 3)fixe, latéral à la machine, à distance de la broche, dans lequel les outils se déplacent avec leur axe horizontal, un bras double( 4) rotatif et coulissant selon un axe vertical fixe par rapport au bâti ( 1), et un chariot ( 5) porte-outil se déplaçant entre magasin ( 3)_et bras double ( 4), caractérisé en ce que le chariot ( 5) coulisse sur des glissières hori- zontales fixes ( 12, 13), sous l'action d'un vérin ( 14) relié au chariot ( 5) par au moins un ressort ( 16), le chariot ( 5) porte un bloc ( 19) basculant, sous l'action d'un vérin ( 21) porté par le chariot ( 5), autour d'un axe horizontal ( 20) perpendiculaire à la direction des outils dans le magasin ( 3), ledit bloc ( 19) portant un manchon porte- outil ( 22), coulissant dans ledit bloc( 19)selon un axe perpendiculaire à l'axe de basculement-du bloc ( 19), ledit manchon ( 22-) étant susceptible d'oscillations de faible amplitude autour de cet axe de coulissement ( 25), des butées étant prévues par limiter le déplacement du chariot ( 5) en direction de la broche, le basculement du bloc ( 19) vers la position verticale et le coulissement du manchon ( 22) vers le bas lorsque le bloc est en posi- tion verticale. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coulissement du manchon ( 22) dans le bloc ( 19) est commandé par l'intermédiaire d'au moins un ressort ( 33) par l'extrémité de la tige d'un vérin fixe ( 32) et le manchon ( 22) porte une fourchette ( 30) qui vient - coopérer avec un diabolo ( 47) porté par l'extrémité ( 31) de la tige du vérin ( 32) avec interposition desdits res- sorts ( 33). 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que le manchon ( 22) coulisse dans le bloc ( 19) sur un arbre ( 25) porté par ledit bloc, perpendiculaire à l'axe de basculement du bloc ( 19), et il est maintenu en position angulaire avec jeu d'oscillations par des patins ( 27, 28) portés par le manchon ( 22) et contretenus par des ressorts, ces patins alissant sur des surfaces planes ( 29) du bloc ( 19) parallèles à l'arbre ( 25). 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que la retenue d'un outil dans le manchon ( 22) est obtenue par la rotation de deux cames ( 39, 40) situées de part et d'autre d'un bouton terminal ( 37) porté par la queue de l'outil, rotation résultant de l'action d'une crémaillère çom- mune ( 45) agissant sur des pignons ( 43, 44) portés par les arbres porte-cames. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la crémaillère ( 45) est repoussée élastiquement par le ressort ( 46) vers la position de retenue de l'outil. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que le bloc ( 19) du chariot ( 5) est relevé pendant le transfert et le coulissement du manchon ( 22) vers l'arrière est empêché par appui d'une butée portée par ledit manchon ( 22) sur une glissière fixe ( 35) dont l'extrémité proche du maga- sin est placée de façon à permettre le recul du manchon ( 22) lorsque le chariot ( 5) est en position de coopéra- tion avec le magasin.