Brevet FR2560542A1 — publié le 19850906

L'invention concerne une machine-outil avec changement automatique des outils et des magasins d'outils et en particulier une machine avec des outils effectuant un mouvement rotatif. On connait une machine-outil avec changement automatique des outils et des magasins d'outils comprenant un corps fixe avec broche. Sur le corps est placé longitudinalement un chariot croisé et transversalement-une colonne mobile. Derrière le corps fixe est placé un dépôt pour magasins d'outils. Gaque mgasin d'outils est composé par des alvéoles à axes. On prévoit pour chaque machine- outil un auto-opérateur pour le changement des outils. Dans la machine-outil connue, les magasins d'outils sont de forme ronde et les outils sont perpendiculaires à leur surface. En même temps, ils sont perpendiculaires aussi à la broche de la machine. Un des magasins d'outils est fixé à la colonne de la machine, tandis que les autres se trouvent dans des cellules du dépôt de magasins d'outils, situé lui-même derrière la machine. La distance entre deux magasins d'outils voisins dans le dépôt de magasins d'outils inclut la longueur maximale admise des outils et un espace libre permettant de sortir les outils par leur queue des alvéoles du magasin d'outils. La grande distance entre les cellules du dép8t des magasins d'outils est un des inconvénients principaux de la machine connue car elle entraîne: une grande longueur du dépôt de magasins d'outils; - un grand déplacement du chariot sous la colonne afin d'atteindre chaque magasin d'outils du dépôt; - une augmentation du prix de la machine à cause de la nécessité d'avoir un dépôt de magasins d'outils très long, un long corps et une grande surface occupée. Le second inconvénient essentiel est que les galets au moyen desquels chaque magasin d'outils se déplace de la machine vers le dépôt et viceversa, sont disposés d'un côté du dépôt des magasins d'outils. La force de gravita- tion du magasin d'outil et des outils est disposée en console par rapport aux galets. Par suite, les éléments de guidage sont chargés non seulement de la force de gravitation mais également d'un moment de torsion assez grand. Cela impose l'utilisation de barres de guidage puissantes ainsi que de gros galets de guidage pour chaque magasin. Le troisième inconvénient essentiel est la complexité de l'auto- opérateur pour le changement des outils car il doit effectuer un mouvement supplémentaire et notamment un pivotement à 90 de chaque outil après son extraction du magasin d'outils, afin que l'axe de l'outil devienne parallèle à l'axe de la broche. L'objet de l'invention est de créer une machine-outil avec changement automatique des outils et des magasins d'outils qui soit munie d'un dépôt de magasins d'outils compact et qui assure une commande stable des magasins d'outils au cours de leur déplacement du dépôt de magasins d'outils au chariot de la machine-outil et vice-versa. L'objet de l'invention est atteint par la réalisation d'une machine- outil avec changement automatique des outils et des magasins d'outils, com- prenant un corps fixe avec broche. Sur le corps est monté un chariot croisé mobile et transversalement une colonne mobile. Derrière le corps fixe est rattaché le dépôt de magasins d'outils. Chaque magasin d'outils est composé par des alvéoles à axes. Selon l'invention les axes des alvéoles sont dis- posés dans un plan parallèle à la broche de façon que l'un des magasins d'outils soit fixé sur le chariot croisé au moyen d'une unité de réception tandis que les autres magasins d'outils sont fixés dans les cellules res- pectives du dépôt de magasins d'outils. Chaque magasin d'outils est muni d'une roue dentée saillante, montée en console pour la mise en marche des alvéoles, laquelle engrène avec l'arbre d'un moteur, fixé à l'unité de réception, ainsi que de quelques appuis à galets pour le déplacement du magasin d'outils sur des plaquettes de guidage au moyen d'un mécanisme rat- taché à l'unité de réception. A l'extrémité antérieure de l'unité de réception sont fixés deux mécanismes de fixation des alvéoles, placés en position de changement et deux commutateurs sans contacteurs pour le comptage des alvéo- les lors de leur mouvement. A l'extrémité postérieure de l'unité de réception est fixé le corps d'un fixateur dont le prolongement est disposé dans l'ou- verture correspondante d'une plaque qui est fixée au magasin d'outils. L'uni- té de réception et les cellules du dépôt de magasins d'outils ont une coupe transversale en forme de U. Les avantages de l'invention consistent en ce que le dépôt des maga- sins d'outils est compact et a une commande stable, ce qui élargit les pos- sibilités fonctionnelles de la machine-outil. Une réalisation de la machine-outil selon l'invention est illustrée à titre d'exemple sur les dessins annexés dans lesquels: Z560542 - la figure 1 représente une vue générale de la machine-outil vue de face (sans la table de travail de la machine).; - la figure 2 est une vue générale de c8té de la machine de la figure 1; - la figure 3 est une vue générale de dessus de la machine de la figure 1; - la figure 4 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 2; - la figure 5 représente à échelle agrandie l'élément B-de la figure 2; - la figure 6 est une coupe suivant la ligne C-C de la figure 5; - la figure 7 est une coupe suivant la ligne D-D de la figure 5; - la figure 8 donne une vue générale de dessus de la machine au cours du mouvement de retour du premier magasin d'outil de dépôt; et - la figure 9 représente une vue générale de cStéawcours du mouve- ment de retour du premier magasin d'outils au dépôt. La machine-outil comporte un corps fixe 1 sur lequel est placé longitudinalement un chariot croisé mobile 2 (axe X) et transversalement une colonne mobile 3 (axe Z). A la colonne mobile 3 disposée transversale- ment est montée verticalement une poupée mobile à broche 4 (axe Y) avec axe horizontal 5 de la broche 6. Devant le chariot croisé 2 est fixée sur un support l'embase du banc de travail 7 qui peut avoir des formes différentes et être fixe ou à mouvement rotatif. L'unité de réception 8 qui a en coupe la forme d'un U est fixée au chariot croisé 2. Aux extrémités supérieures de cette unité sont ratta- chées des plaquettes de guidage 9, sur lesquelles se trouve un magasin d'outils 10. Derrière le chariot croisé 2 est fixée l'embase d'un dépôt 11 pour magasins d'outils, lequel dans ce cas a cinq cellules 12 pour magasins d'outils. Les cellules ont la même coupe en forme de U que l'unité de récep- tion 8. Entre l'unité de réception 8 et les cellules 12 il y a un petit jeu "i". La cellule 12 du magasin d'outils 10 est vide tandis que dans les autres cellules se trouvent les magasins d'outils 13, 14, 15, et 16. Les magasins d'outils sont composés d'un corps 17, de roues de transmission à chaîne 18 et d'une chaîne formée avec des alvéoles 19. La construction du corps 17 et de la chaîne, de même que le nombre des roues de transmission à chatne ne font pas l'objet de la présente invention. Les magasins d'outils peuvent avoir aussi une forme ronde. Les alvéoles 19 ont des axes 20, lesquels sont aussi les axes des outils 21. Les axes 20 sont perpendiculaires aux axes 22 des roues de transmission à chalne ou à l'axe des magasins d'outils. Cette disposition exige que les magasihs d'outils soient étroits et qu'ils soient rangés dans le dépSt de manière très com- pacte. Les axes 20 des alvéoles 19 sont disposés pour chaque magasin d'outils dans un plan qui est parallèle a l'axe horizontal 5 de la broche 6. Au corps 17 des magasins d'outils sont fixés quelques appuis 23 dans lesquels sont montés des galets de roulement 24. A l'aide des galets 24, chaque magasin d'outils s'avance sur les plaquettes de guidage 9 de l'unité de réception 8 ou sur les cellules 12 du dép8t 11 et peut ainsi être facilement déplacé. Chaque magasin d'outils possède un pignon 25 saillant en dehors du corps 17 qui est fixé sur l'arbre d'une des roues de transmission à chaine 18. Chaque magasin d'outils possède aussi une plaquette de fixation 26 ainsi qu'uneconsole 27 pour son rattachement au mécanisme de déplacement des ma- gasins d'outils. A chaque cellule 12 du dépôt 11 de magasins d'outils et à l'unité de réception 8 est rattaché un fixateur 28 dont le prolongement est disposé dans la plaquette de fixation 26 du magasin d'outil correspondant. A l'unité de réception 8 est fixé le châssis du moteur 29 au moyen d'une plaque 30. A l'arbre de ce moteur 29 est rattachéela roue dentée 31. Le moteur 29 est fixé dans l'espace de telle manière que sa roue dentée 31 engrène avec le pignon 25 du magasin d'outil saillant par console, tandis que le magasin est fixé à l'unité de réception 8. De cette façon, par la rotation de l'arbre du moteur 29, chaque alvéole 19 du magasin d'outil peut être avancé à une position, appelée position de changement 32. L'axe 20 de l'alvéole 19 qui est à la position de changement 32 est parallèle à l'axe horizontal 5 de la broche 6 de la machine-outil. Pour fixer l'alvéole 19 dans cette position sont prévus deux mécanismes fixateurs, rattachés aux deux parois extérieures de l'unité de réception 8 en forme de U. Chaque mécanisme de fixation comporte un cylindre basculant 33, à la barre du piston duquel est fixé un culbuteur 34, portant à son autre extrémité deux galets 35. Dans l'extrémité antérieure de l'unité de réception 8 sont disposés aussi deux commutateurs sans contacteurs, dont l'un 36 sert à compter les alvéoles 19 du magasin d'outils, tandis que l'autre 37 sert à déterminer la première alvéole 19. Chaque magasin d'outils possède une came 38 pour action- ner l'autre commutateur 37. A la paroi extérieure latérale de l'unité de réception 8 est rattaché un mécanisme à roues de transmission à chamne et à crémaillère 39 qui sert au déplacement des magasins d'outils de l'unité de réception 8 au dépôt 11 et vice-versa. A la colonne mobile transversalement 3 ou à l'unité de réception 8 est rattaché un bras mécanique 40 auto-opérateur pour changer des outils entre la broche 5 et la position de changement 32. La machine-outil fonctionne de la manière suivante: Au cours de l'usinage avec l'outil qui se trouve dans la broche 6 on déclenche la défixa- tion des cylindres 33 et la rotation du moteur 29 pour la demande de l'outil suivant selon le programme. Le mouvement rotatif du moteur 29 au moyen de sa roue dentée 31, de l'autre roue dentée 25 et de la roue de transmission à chaîne 18 met en marche la chaîne d'alvéoles 19. Ce mouvement continue jus- qu'à ce que l'alvéole 19 recherchée atteigne la position de changement 32. Alors on arrête la rotation du moteur 29 et on déclenche la fixation à l'aide des cylindres 33. Le "nouvel" outil ainsi préparé attend que l'usinage par l'outil "ancien" s'achève. Ensuite commence le déplacement de la colonne transversalement mobile 3 le long de l'axe Z et de la poupée à broche 4 le long de l'axe Y jusqu'à ce que la broche 6 prenne place aussi dans la posi- tion de changement. Le bras mécanique 40 pivote et attrape "l'ancien" et le "nouvel" outil. Par son mouvement en avant, il extrait les outils respective- ment devant le front de la broche 6 et devant le front de l'alvéole 19. Il s'ensuit un pivotement du bras mécanique à 180 , un recul en arrière et un pivotement pour retourner à la position initiale. Le "nouvel" outil est dans la broche 6 et on commence l'usinage avec cet outil etc. Après la terminaison des opérations prévues avec les outils du premier magasin d'outils 10 est émis un signal de changement des magasins d'outils. On déclenche le déplacement le long de l'axe X jusqu'à ce que l'unité de réception 8 prenne place en face de la cellule vide qui est destinée au magasin d'outil 10 (figure 8). Au cours de ce déplacement, le bras mécanique retourne le dernier outil de la broche 6 dans une alvéole vide 19 la- quelle est fixée d'avance à la position de changement 32. Maintenant, la broche 6 est libre et attend des outils, par exemple du second magasin d'ou- tils 13. A la suitede l'exécution des opérations initiales susmentionées on déclenche la défixation des cylindres 33 et la défixation de deux des fixateurs 28 - celui qui est dans l'unité de réception 8 et celui qui est à la cellule vide 12. Après suit l'engrenage du mécanisme à roue de transmis- sion à chatne et à crémaillère 39 avec la console 27, le déplacement du magasin d'outils 10 de l'unité de réception 8 sur la cellule vide 12 du dépôt 11, la fixation du magasin d'outils 10 dans la cellule 12 et enfin le dégage- ment du mécanisme de roue à transmission à chaîne et à crémaillère 39 de la console 27 (figure 9). La console se retire dans la zone de l'unité de re- ception 8. Ainsi, le processus d'abandon de "l'ancien" magasin d'outil 10 déjà inutile au dépôt 11 se termine. Pour prendre le magasin d'outil suivant, par exemple 13, il est néces- saire d'effectuer les opérations suivantes: - déplacement du chariot croisé 2 le long de l'axe X jusqu'à ce que l'unité de réception 8 prenne place en face de la cellule 12 du magasin d'ou- til 13; - marche à vide du mécanisme de roue de transmission à chaîne et à crémaillère 39 vers le dépôt de magasins d'outils 11; - défixation du magasin d'outil 13 de sa cellule; - engrenage du mécanisme de roue de transmission à chaîne et à crémaillère 39 avec la console 27 du magasin d'outils 13 et le début du déplacement de ce magasin d'outil du dépôt 11 vers l'unité de réception 8. A ce moment est déclenchéela rotation lente du moteur 29 afin de faciliter l'engrenage de la roue dentée 25 saillante par console et du pignon 31, et la fixation du magasin d'outil 13 par le fixateur 28 de l'unité de réception 8. Ainsi se termine le processus d'insertion d'un nouveau magasin d'outils dans l'unité de réception 8. Cependant, le nouveau magasin d'outils enclenche le moteur 29 dans une position arbitraire. Par suite, il est nécessaire de réaliser un pivotement rapide des alvéoles 19 afin que la came 38 de la première alvéole 19 puisse actionner le commutateur sans contacteur 37. Le signal du dernier normalisera le fonctionnement de l'autre commutateur sans contacteur qui sert à compter les alvéoles 19 du magasin d'outils. La rotation du magasin d'outils continue jusqu'à ce que dans la position de changement 32, prenne place l'alvéole demandée19. Cette alvéole 19 est fixée par les cylindres 33 et ensuite, on émet un signal vers le bras mécanique pour placer dans la broche 6 un outil du nouveau magasin d'outil 13. La construction de la machine-outil ainsi décrite est présentée à titre d'exemple, sans caractère limitatif. Le concept de l'invention peut être appliqué à des machines-outils sans chariot croisé 2 sous la colonne 3, par exemple si la colonne 3 se déplace seulement le long de l'axe Z tandis que le mouvement le long de l'axe X est effectuée par le banc de travail 7. Dans ce cas, il faut appliquer sous le dép8t de magasins d'outils 11 un mécanisme à déplacement longitudinal, parallèlement à l'axe du dépôt 11, afin que chaque cellule 12 du dépôt 11 puisse prendre place derrière l'unité de réception 8, laquelle dans ce cas particulier est montée directement sur le corps fixe 1. On peut arriver à une autre solution, si les galets 24 pour le dé- placement du magasin d'outils, sont disposés uniquement d'un caté du corps 17 du magasin d'outils. On peut arriver à une solution de variante, si au lieu du pignon 31 et de la roue dentée 25, montés de façon saillante par console, on utilise un embrayage frontal. REVENDICATIONS 1. Machine-outil avec changement automatique des outils et des ma- gasins d'outils, comprenant un corps fixe avec broche sur lequel est monté longitudinalement un chariot croisé mobile et tranversalement une colonne mobile, tandis que derrière le corps est rattaché un dépôt de magasins d'outils, composés chacun d'alvéoles à axes, caractériséeen ce que les axes (20) des alvéoles (19) de chaque magasin d'outils sont disposés dans un plan parallèle à la broche (6) de manière qu'un des magasins d'outils (10) soit fixé au chariot croisé (2) au moyen d'une unité de réception (8), tandis que les autres magasins d'outils (13, 14, 15, 16) sont fixés dans les cellules correspondantes (12) d'un depSt (11) de magasins d'outils, chaque magasin d'outils comprenant une roue dentée (25) saillante, montée par console, pour la mise en marche des alvéoles (19), laquelle engrène avec l'arbre d'un moteur (29) fixé à. l'unité de réception (8), ainsi que quelques appuis (23) avec des galets (24) pour déplacer le magasin sur des plaquettes de guidage (9) au moyen d'un mécanisme (39), fixé à l'unité de réception (8), tandis que dans l'extrémité antérieure de l'unité de réception (8) sont fixés deux mécanismes de fixation de l'alvéole (19), lesquels se trouvent en position de changement (32) et deux commutateurs (36, 37) sans contacteurs destinés à compter les alvéoles (19)au cours de leur mouvement, alors que dans l'extrémité postérieure de l'unité de réception (8) est rattaché le corps d'un fixateur (28) dont le prolongement est disposé dans l'ouverture correspondante d'une plaque (26) qui est fixée au magasin d'outils. 2. Machine-outil selon la revendication 1, caractériséeen ce que l'unité de réception (8) et les cellules (12) du dép8t de magasins d'outils ont une coupe transversale en forme de U.