Brevet FR2556627A1 — publié le 19850621

7i Perceuse. La présente invention concerne une perceuse du type dans lequel un corps de machine-outil comprend un bâti mobile qui peut se déplacer suivant les trois directions définies Dar les trois axes d'un système de coordonnées rectangulaires, le bâti mobile étant équipé d'une tête d'usinage portant au moins une broche. Il est de pratique courante qu'avec ce type de machine-outil, en supposant que le mouvement d'avance et de recul du bâti mobile par rapport à une pièce à usiner se fasse suivant l'axe X, que la direction d'un mouvement latéral soit celle de l'axe Y et que celle d'un mouvement vertical, vers le haut et vers le bas soit celle de l'axe Z, le bâti mobile soit mis en position en étant déplacé d'abord suivant l'axe des Y, puis suivant l'axe des Z, de façon à se diriger vers le point de la pièce à usiner o le perçage doit avoir lieu et que l'on commande, ensuite l'avance du bati mobile suivant l'axe des X de façon que le perçage de la pièce à usiner puisse être exécuté Dar la broche de la tête d'usinage du bâti mobile. Cette perceuse présente toutefois l'inconvénient que la direction suivant laquelle le perçage est effectué est limi- tée à la direction de l'axe X et il est alors nécessaire, pour effectuer une opération de perçage en oblique sur une pièce, de régler la position de la pièce à usiner de manière qu'elle soit inclinée par rapport à l'axe des X, une telle opération de mise en position de la pièce à usiner est gênante. Il a été proDosé que le mécanisme de commande de l'avance de la tete d'usinage soit fixé sur le bâti mobile de façon que ce dernier nuisse présenter un angle réglable afin de rendre possible le perçage en oblique. (Demande de brevet japonais Sho 57-194808). Cette disposition présente toutefois l'inconvénient d'être compliquée du fait qu'elle nécessite non seulement un méca- nisme de commande d'avance de la tête d'usinage mais aussi un mécanisme de commande de déplacement pour le bâti mobile qui soit prévu indépendamment de celui-ci. Le but de la présente invention est de fournir une perceuse qui soit exempte des inconvénients cités et puisse effectuer un perçage oblique sous tout angle désiré, en utilisant des mécanismes de commande du déplacement du batimobile suivant les trois axes, sans qu'il soit nécessaire d'incliner la pièce à usiner et d'utiliser un mécanisme de commande de l'avance de la tête d'usinage. Conformément à la présente invention, une machine-outil du type dans lequel le corps de machine-outil comprend un bâti mobile suivant les trois axes d'un système de coordonnées rectangulaires, ledit bâti mobile étant équipé d'une tête d'usinage portant au moins une broche, est caractérisée en ce que, supposant que le mouvement d'avance et de recul du bâti mobile par rapport à la pièce à usiner se fasse suivant l'axe des X du système de coordonnées rectangulaires, la direction du bâti mobile est réglable entre une position dans laquelle la broche est parallèle à l'axe des X et une position dans laquelle la broche est inclinée par rapport à l'axe des X, et le bâti mobile peut recevoir une commande d'avance suivant la direction axiale de la broche, en con- trôlant les fonctionnements des sources de commande des axes respectifs assurant le déplacement du bâti mobile suivant les trois directions axiales de façon à ce qu'il corresponde à la direction donnée à la broche par le réglage. Un exemple de réalisation de la présente invention est décrit ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en élévation latérale d'un exemple de réalisation de l'invention; la figure 2 en est une vue en plan; la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1; la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3; la figure 5 est une vue en élévation frontale de la tête de tourelle vue du côté du support de tête; la figure 6 est une vue en élévation frontale d'un magasin à têtes de tourelle, vu de l'avant suivant son axe; la figure 7 est une vue en élévation latérale et coupe partielle du magasin de figure 6; et la figure 8 est une vue en plan avec coupe partielle d'une partie d'un bras support en position de remplacementd'une tête. En se référant aux figures 1 et 2, la référence 1 désigne le socle de machine et la référence 2, un gabarit de montage disposé sur le socle 1 et sur le socle 1 de la machine est monté un corps 4 de machine-outil comprenant un bâti mobile 3, mobile suivant les trois axes d'un système de coordonnées rectangulaires constitué par une direction axiale X qui correspond à la direction d'avance et de recul du bâti mobile 3 par rapport à une pièce à usiner W disposée sur le gabarit de montage 2, une direction axiale Y s'étendant latéralement c'est-à-dire perperpendiculairement à l'axe X et une direc- tion axiale Z s'étendant vers le haut et vers le bas, c'est- à-dire verticalement et une tête d'usinage 6 est fixée sur le bâti mobile 3 par un support de tête 5. De façon plus détaillée, dans l'exemple décrit, le corps 4 de la machineoutil comporte un plateau 7 qui peut coulisser suivant la direction axiale Y le long de rails de guidage 7a disposés sur la base 1 de la machine, et une colonne 8 qui peut coulisser selon la direction axiale X le long de rails de guidage 8a disposés sur le plateau 7. Le bâti mobile 3- est monté de manière à pouvoir coulisser selon la direction axiale Z sur des rails de guidage 3a disposés sur la colonne 8. Des sources de commande 9, 10, 11 constituées respective- ment par des servo-moteurs sont reliées au bâti mobile 3, au plateau 7 et à la colonne 8 respectivement par des vis d'entraînement 9a, 10ia, 11a de sorte que le bâti mobile 3 peut recevoir un mouvement selon la direction axiale Z par le fonctionnement de la source 9 de commande axiale Z, un mouvement selon la direction axiale Y par l'intermédiaire du plateau 7 par le fonctionnement de la source 10 de comman- de axiale Y et un mouvement selon l'axe des X par l'intermé- diaire de la colonne 8, par le fonctionnement de la source 11 de commande axiale X. Comme cela apparaît clairement sur la figure 5, dans l'exemple illustré, l'unité d'usinage 6 comprend une tête revolver por- tant plusieurs broches 6a sur son pourtour. Comme le montrent 2556627m clairement les figures 3 et 4, l'unité d'usinage 6 est fixée coaxialement à un arbre diviseur 12 qui est monté sur le sup- port de tête 5 de façon à s'étendre perpendiculairement à l'axe des X et, en d'autres termes, parallèlement à l'axe des Y, et la source d'entraînement 14 pour fixer une orien- tation qui est connectée à l'arbre 12 par un mécanisme à vis sans fin 13, est constituée par un servo-moteur pouvant donner un mouvement de rotation à l'unité d'usinage 6 de sorte qu'une broche quelconque peut être amenée dans une position angulaire déterminée autour de l'arbre 12, Dar la source d'entraînement 14. Ainsi, l'unité d'usinage 6 est conque pour recevoir non seulement la rotation repérée usuelle grace à laquelle une broche quelconque choisie parmi la pluralité des broches 6a est amenée à être parallèle à la direction de l'axe des X comme représenté par A dans la figure 1, mais également une rotation assurant un réglage angulaire par laquelle la broche 6a choisie est inclinée d'un angle quelconque choisi, par rapport a l'axe des X, comme représenté en B dans la figure 1. Chacune des broches 6a est connectée par un engrenage à roue conique correspondant 16 à un arbre d'entrée 15 qui passe à travers une paroi de la tête d'usinage 6 et qui doit être connecté à l'arbre diviseur 12. Un moteur 17 est monté sur le bAti mobile 3 et un arbre d'entraînement 18, connecté au moteur 17, est disposé dans l'arbre diviseur 12 de façon telle que, si la tête d'usinage 6 est montée sur l'arbre diviseur 12, l'arbre d'entrée 15 se trouve accouplé par une cannelure avec l'arbre d'entraînement 18 et, de ce fait, chaque broche 6a peut être entraînée en rotation par le moteur de broche 17. Conformément à la présente invention, les sources d'entraîne- ment 9, 10, 11 imprimant un déplacement au bâti mobile 3, suivant les trois directions axiales X, Y, Z sont disposées pour être contrôlées dans leurs fonctionnements respectifs de manière que la direction de déplacement du bâti mobile corres- ponde à la direction de la tête d'usinage 6, de sorte que le bâti mobile 3 peut recevoir une commande d'avance selon la direction axiale de la broche 6a choisie. De façon plus détaillée, si la direction de la tête d'usinage 6, c'est-àdire la direction de la broche 6a choisie sur celle-ci, est réglée pour être inclinée par rotation de l'arbre diviseur 12 qui est parallèle a l'axe Y comme dans l'exemple de réalisation décrit, la ligne axiale de la broche choisie 6a est placée dans le plan X-Z. En conséquence, après que le bâti mobile 3 ait été réglé en position suivant les trois directions axiales, par les sources de commande respec- tives 9, 10, 11, de façon à être en face de la pièce à usiner W, les sources de commande 9 et 11 respectivement pour l'axe des Z et l'axe des X, sont mises en fonctionnement à leurs vitesses respectives correspondant aux composantes respecti- ves, suivant la direction axiale Z et la direction axiale X, du vecteur directionnel de la ligne axiale de la broche 6a, de sorte que le bâti mobile 3 se trouve soumis à une commande d'avance dans une direction qui est la même que la direction axiale de la broche 6a, pour effectuer le travail de perçage oblique désiré. Comme variante, on peut utiliser pour la tete d'usinage 6 la technique du poignet de robot industriel de manière que la direction de la broche 6a puisse être modifiée selon les trois directions axiales. Dans ce cas, toute modification que lon désire de la direction de celleci suivant les trois directions axiales, peut être obtenue en faisant fonctionner les sources de commande respec- tives 9, 10, 11 aux vitesses respectives correspondant aux composantes respectives, suivant les trois directions axiales, du vecteur directionnel de la ligne axiale de la broche 6a. Les explications précédentes concernaient l'invention dans son ensemble et son fonctionnement. Si l'on utilise comme tête d'usinage 6, une tête du type tourelle, comme indiqué précé- demment, il est désirable que le remplacement de celle-ci par une autre soit effectué automatiquement et avec un rendement élevé. Dans ce but, dans l'exemple illustré, un magasin à têtes 19 est disposé sur un des côtés latéraux du corps 4 de la machine-outil, c'est-à-dire sur un des côtés de celle-ci se trouvant dans la direction axiale des Y et la tête d'usinage 6 est fixée de façon amovible en un point d'un côté dans la direction axiale des Y du support de tête 5 sur l'arbre divi- seur 12 qui est parallèle à l'axe des Y, de sorte que la tête d'usinage 6 peut être remplacée par une autre, entre le sup- port de tête 5 et le magasin 19, après que le bâti mobile 3 ait été déplacé sur un côté dans la direction axiale des Y. Plus en détail, comme illustré clairement dans les figures 6 et 7, le magasin 19 est pourvu d'un certain nombre de bras supports 20 s'étendant radialement qui servent à maintenir de façon amovible les tètes d'usinage 6 respectives, à l'exception d'un bras 20 qui ne supporte pas de tête d'usinage 6, c'est- à-dire qui est libre. Le magasin 19 est monté sur le bâti support 21 qui est disposé sur le socle 1 de la machine en un emplacement sur un côté du socle 1 de la machine dans la direction axiale des Y, de façon qu'il puisse tourner autour de son propre axe qui est sensiblement parallèle à l'axe des Y,et il est prévu un mécanisme diviseur 22 comprenant un arbre diviseur 22a connecté coaxialement au magasin 19 et une source d'entraînement 22c, telle un servo-moteur ou autre, connectée à l'arbre 22a par un train d'engrenages 22b, de sorte que l'un quelconque parmi les bras supports 20 peut être choisi par le mécanisme 22 pour être amené à l'emplace- ment o s'effectuera le remplacement, le long de la direction axiale Y du support de tête 5. De plus, comme le montre clairement la figure 3, la tête d'usinage 6 estmise en place et fixée, de façon amovible, sur l'arbre 12 au moyen d'une pluralité de broches de positionnement 23 et d'organes de 255662? blocage 24, disposes respectivement sur un socle de fixation formé sur une partie d'extrémité dans la direction axiale Y de l'arbre diviseur 12, de sorte que la tête d'usinage 6 peut être remplacée par une autre par échange entre le support de tête 5 et le bras support 20 qui a été choisi et mis à l'en- droit o s'effectuera le remplacement, après que le support de tête 5 ait été déplacé par le bâti mobile 3 vers un des côtés dans la direction axiale Y. La référence 24a désigne un vérin d'actionnement de l'organe de blocage 24. Comme le montre clairement la figure 8 dans l'exemple illus- tré, chaque tête d'usinage 6a est constituée de manière à présenter une saillie 25 sur une surface latérale sur le côté dans la direction axiale Y situé à l'opposé de la sur- face de la tête sur laquelle s'effectue sa connexion à l'arbre diviseur 12. Chaque bras support 20 est équipé d'un siège 27 de réception d'une tête dans lequel peut être insérée la saillie 25 et qui est repoussé par un ressort 26 dans l'autre direction latérale selon l'axe Y, et d'un moyen de blocage 28 qui est placé à l'arrière du siège de réception 27 et qui sert à bloquer la saillie 25, ce moyen de blocage étant, de plus, toujours repoussé par un ressort 29 vers le côté assu- rant sa fermeture. De plus une source de commande de déblocage est disposée à l'endroit o se fait le remplacement, laquelle sert à repousser le moyen de serrage 28 du bras sup- port 20 choisi qui se trouve à cet endroit vers le côté de l'ouverture, en surmontant l'action du ressort 29. De façon plus détaillée, le siège de réception 27 est construit avec sa partie cylindrique 27a qui fait saillie vers l'arrière montée dans et maintenue par une partie tubulaire 20a formée sur la partie d'extrémité avant du bras support 20 et empêchée de tourner par rapport à la partie tubulaire 20a par une broche 31 insérée dans celle-ci mais en pouvant se déplacer par glissement le long de la partie tubulaire 20a, contre l'action du ressort 26, et un trou 27b est réalisé dans le 2556627. siège de réception 27 pour permettre à la saillie 25 de la tete d'usinage 6 de s'y ins5rer de manière amovible. Le moyen de blocage 28 du bras peut être constitué par une paire de bras, gauche et droite, disposas en arrière du siège 27, les deux bras de blocage 28 étant montés pivotants, par des arbres 28a prévus dans leurs parties d'extrémité de base respectives, sur la partie tubulaire 20aet les deux bras de blocage 28 sont connectés ensemble de façon pivotante sur une tige 28b d'actionnement s'étendant vers l'arrière au-delà de la partie tubulaire 20a, par un axe commun qui passe à travers leurs extrémités formant bras de commande s'étendant vers l'intérieur à partir de leurs extrémités de base. Les deux bras de blocage 28 sont toujours sollicités vers leur position de fermeture par l'intermédiaire de la tige 28b sous l'action d'un ressort 29 sollicitant vers l'arrière la tige 28b, de sorte que la saillie 25 de la tête d'usinage 6 pas- sant à travers le trou 27b du siège d'appui 27 et la tête 6 étant poussée pour se déplacer vers l'intérieur, ensemble avec le siège d'appui 27, contre l'action du ressort 26, les deux bras de blocage 28, sont repoussés en position d'ouverture, contre l'action du ressort 29, par la partie de l'extrémité avant en biseau de la saillie 25 et de ce fait la saillie 25 est maintenue bloquée par les deux bras de blo- cage 28 au droit de son épaulement à l'extrémité arrière de sa partie biseautée. La source de commande de déblocage 30 comprend un vérin à pression d'huile fixé sur un support 32 qui, à son tour, est fixé sur le socle 2] du bâti, la tige de piston 30b du vérin a étant placée de façon à faire face à la tige d'actionne- ment 28b du bras support 20 choisi et amené à l'endroit o s'effectue le remplacement, de sorte que si la tige de piston b est poussée en avant, la tige 28b se trouve de ce fait poussée et se déplace contre l'action du ressort 29 pour ouvrir les deux organes de blocage 28 de manière à les déblo- quer. En se reportant aux dessins, la référence 33 désigne une broche disposée sur la surface de la tête d'usinage 6 pour s'engager dans le siège d'appui 27 qui lui fait face et l'empêcher de tourner. Dans ce qui suit, on va expliquer le fonctionnement de l'ap- pareil décrit ci-dessus: Apres avoir été utilisée, la tête d'usinage 6 est déplacée latéralement vers la position o s'effectue le remplacement, ladite tête étant fixée sur le support de tête 5, déplace- ment qui est exécuté en déplaçant le bâti mobile 3 vers un côté dans la direction axiale des Y. Pendant ce mouvement latéral de la tête d'usinage 6, la saillie 25 de celle-ci est introduite dans. le trou 27b du siège d'appui 27 du bras support 20, siège qui se trouve libre et en attente à l'en- droit o le remplacement doit s'effectuer et elle est main- tenue par les bras de blocage 28. A ce moment, le choc sur le bras support 20 provoqué par le mouvement latéral du support de tête 5 peut être absorbé par le ressort 26. Ensuite, l'organe de blocage 24 du support de tête 5 est libéré et le support de tête 5 est reculé légèrement par rapport à la position o s'effectue le remplacement vers l'autre côté dans la direction axiale des Y et l'une quelconque voulue des têtes d'usinage 6 portées par les bras supports 20,c'est-à- dire celle qui doit être utilisée ensuite, est amenée sélec- tivement à l'endroit du remplacement sous la commande du méca- nisme diviseur 22 du magasin à têtes 19. Ensuite, le support de tête 5 est à nouveau ramené à la position de remplacement et la source 30 de commande de déblocage est mise en action pour amener les bras de blocage 28 du bras support 20 à s'ouvrir contre l'action du ressort 29. Apres celà le siège d'appui 27 du bras support 20 est sollicité par le ressort 26 vers le support de tête 5, de sorte que la tête d'usinage 6 est amenée en contact étroit avec le siège de fixation de l'arbre diviseur 12 du support de tête 5. Ensuite, la tête d'usinage 6 est bloquée par l'organe de blocage 24 du support de tête, après quoi le bàti mobile 3 est déplacé latéralement vers l'autre coté selon la direction axiale Y, de sorte que le support de tête 5 se trouve ramené à sa position d'origine pour être prêt pour la prochaine opération d'usinage. Dans l'exemple décrit, chaque bras support 20 du magasin à têtes 19 est incliné par rapport à un plan horizontal conte- nant l'axe des Y et l'axe du magasin 19 est légèrement incli- né par rapport aux axes X et Y, de manière que l'axe de la tête d'usinage 6 portée par le bras support 20 correspondant puisse être aligné avec l'axe des Y à la position du rempla- cement mais se trouve écarté de la position de remplacement dans toutes autres positions que la position de remplacement et de ce fait la circulation du corps 4 de la machine-outil selon la direction axiale Y n'est pas interrompue. Ainsi, conformément à la présente invention, la tête d'usinage est montée pour être réglable en ce qui concerne sa propre direction et le bâti mobile est réglé de manière à recevoir un entraînement d'avance dans la direction axiale de la broche, également réglée, disposée sur la tête d'usinage, ceci en commandant le fonctionnement des sources d'entraînement respectives des arbres respectifs, pour assurer le déplacement du bâti mobile suivant les trois directions axiales, ce qui permet l'exécution d'un travail de perçage oblique dans de bonnes conditions sans qu'il soit nécessaire d'incliner la pièce à usiner ou d'utiliser un autre mécanisme de commande d'avance pour la tète d'usinage. Revendications 1. Perceuse du type dans lequel un corps (4) de machine-outil comprend un bâti mobile (3) qui peut se déplacer suivant les trois directions axiales d'un système de coordonnées rectan- gulaires, ce bâti mobile (3) étant équipé d'une tête d'usinage (6) portant au moins une broche (6a), caractérisée en ce que, en supposant qu'un mouvement d'avance et de recul du bâti mobile par rapport à la pièce à usiner se fasse suivant l'axe des X du système de coordonnées rectangu- laires, la direction du bâti mobile (3) est réglable entre une position dans laquelle la broche (6a) est parallèle à l'axe des X et une position dans laquelle la broche (6a) est inclinée par rapport à l'axe des X, et le bâti mobile (3) peut recevoir une commande d'avance suivant la direction axiale de la broche, en contrôlant les fonctionnements des sources de commande (9, 10, 11) des axes respectifs assurant le déplace- ment du bâti mobile (3) suivant les trois directions axiales de façon à ce qu'il corresponde à la direction de la broche. 2. Perceuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tête d'usinage (6) est constituée par une tourelle revolver portant plusieurs broches (6a) sur son pourtour, ladite tête étant fixée coaxialement sur un arbre diviseur (12) qui est perpendiculaire à l'axe des X et disposée sur un support de têtes (5) fixé sur le bâti mobile (3) de manière que la tête puisse être réglée pour être tournée dans toute position angulaire désirée autour de l'arbre diviseur (12). 3. Perceuse selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'arbre diviseur (12) est parallèle à une direction latérale donnée par l'axe des Y s'étendant per- pendiculairement à l'axe des X, en ce que la tête d'usinage (6) est fixée de façon amovible sur l'arbre diviseur (12) sur un côté de déplacement suivant la direction axiale Y du support de têtes (5), 2556627, en ce qu'il est prévu sur un côte, dans la direction axiale Y, du corps (4) de la machine-outil, un magasin à têtes (19) por- tant un certain nombre de bras supports (20) disposés radiale- ment, chacun de ces bras maintenant, de façon amovible, une tête d'usinage (6), et en ce que le magasin (19) est aménagé de façon que l'un quel- conque des bras supports (20) puisse être tourné sélectivement au moyen d'un mécanisme diviseur (22) monté dans le magasin (19) pour être amené dans une position dite de remplacement située dans la direction axiale Y du.support de tête (5), de sorte que le remplacement des têtes peut être effectué entre le support de tête (5) et le bras support (20 choisi et se trouvant à la position de remplacement, après que le bâti mobile (3) portant le support de tête (5) ait été déplacé vers un côté le long de la direction axiale Y. 4. Perceuse selon la revendication 3, caractérisée en ce que la tête d'usinage (6) présente une saillie (25) sur sa surface latérale qui est à l'opposé de la surface latérale par laquelle elle se connecte à l'arbre diviseur (12), et en ce que chacun des bras supports (20) présente un siège (27) pouvant recevoir une tête dans lequel peut être introduite la saillie (25) et qui est repoussé par un ressort (26) vers l'autre côté dans la direction axiale Y et des moyens de blo- cage (28) positionnés en arrière du siège d'appui et servant à bloquer la saillie (25), lesdits moyens de blocage (28) étant sollicités par un ressort vers leur position de fermeture, une source de commande de déblocage (30) étant disposée à la posi- tion de remplacement pour repousser les moyens de blocage (28) de l'arbre support 20 choisi amené dans cette position, vers leur position d'ouverture contre l'action du ressort (29).