Brevet FR2568802A1 — publié le 19860214

TETE MULTIBROCHES POUR MACHINE-OUTIL, NOTAMMENT POUR ENSEMBLE D'USINAGE A TETES INTERCHANGEABLES. La présente invention se rapporte a un tête multibroches désignée par la suite par T.M., du type adaptable à toute machin#util comportant au m oins un élément' de mise en rotation, un dispositif de bridage et de localisation, et éventu#I1ement des système d'amenée, d'évacuation et de changement d'outils destinés à cette tête multibroches. Cette dernière peut par exemple équiper un ensemble d'usinage à têtes multiples interchangeables décrit dans le brevet français 2 363 406, au nom de la demanderesse, et dans son premier certificat d'addition 2 395 105. Le but de l'invention consiste à perfectionner ce type de machine pour accroitre encore ses possibilités d'usinage, tout en conservant un fonctionnement entièrem ent automatique et en diminuant de manière sensible, le nombre de têtes d'usinage en service. A cet effet, l'invention propose une tête multibroches susceptible de réunir les cinq propriétés suivantes - T.M. commandée numériquement - T.M. amovible -T.M. à changement automatique d'entraxes d'outils en position de travail - T.M. à changement automatique d'orientation de figure en position de travail ; et - T.M. à changement automatique d'outils en position de travail, par adjonction d'accessoires appropriés. L'invention consiste essentiellement à doter une telle machine d'au moins une tête multibroches automatique construite sur la même plaque d'adaptation que celle des autres têtes d'usinage de cette machine. Suivant une particularité de l'invention, cette tête multibroches comprend, portée par une plaque d'adaptation conventionnelle, - un carter avant dans lequel sont montés au moins deux bottiers port#broche entraînés simultanément en mouvement par un dispositif de commande ; et - un carter arrière par rapport auquel tourne le carter avant par l'intermédiaire d'une couronne d'orientation et d'une première cinématique, et dans lequel une seconde cinématique commande la rotation des broches. Ainsi structurée, cette tête multibroches peut être com mandée numériquement, amovible, à changement automatique d'entr'axes d'outils en position de travail, à changement automatique d'orientation de figure en position de travail, et à changement automatique d' outils en position de travail par adjonction d'accessoires appropriés. D'autre particularités de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit de huits modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un ensemble constitué par une tête multibroches conforme à l'invention et une unité d'usinage associée - la figure 2 est une vue en coupe verticale de la tête multibroches représentée à la figure 1 la figure 3 est une vue en coupe verticale d'une première variante de cette tête multibroches la figure 4 est une vue en perspective de la première variante représentée à la figure 3 la figure 5 est une vue en coupe partielle des têtes quatre broches représentées aux figures 2 et 3 suivant les plans respectifs 5-5 la figure 6 est une vue en coupe verticale d'une deuxième variante à huit broches la figure 7 est une vue en coupe partielle de cette deuxième variante suivant le plan 7-7 la figure 8 est une vue rassemblant deux demi-vues en coupe verticale d'une troisième et d'une quatrième variante à quatre broches la figure 9 est une vue en coupe partielle suivant le plan 9-9 de la troisième variante représentée à la figure 8 -la figure 10 est une vue en coupe partielle suivant le plan 10-10 de la quatrième variante représentée à la figure 8 la figure 11 est une vue analogue a celle de la figure 9, d'une cinquième variante la figure 12 est une vue de face avec coupe partielle d'une sixièm e variante à quatre broches la figure 13 est une vue de face avec coupe partielle d'une septième variante à trois broches ; et - la figure 14 est une vue générale en perspective d' une installation d1 usinage à têtes interchangeables incorporant une tête multibroches représentée aux figures 3 et 11. Sur la figure 1 est représentée une unité d'usinage 1 sur laquelle est montée une tête multibroches en coupe verticale conforme à l'invention et agrandie à la figure 2. Cette unité 1 comporte une face avant verticale 2 sur laquelle vient se brider automatiquement une plaque d'adaptation 3 de même type que celle d'autres têtes d'usinage équipant l'installation représentée à la figure 14. Comme cela est visible sur ces figures 1 et 14, l'unité d' usinage 1 est avantageusement montée sur des glissières verticales 48 d'une console 119, avec un moteur 50 et un mécanisme 51 de commande du déplacement vertical de l'unité 1 sur ces glissières. La console 49 est ellem em e montée coulissante sur des glisfère horizontales 52 au moyen d'un mécanisme non représenté d'avance de l'ensemble dans le sens de l'axe 53. L'ensemble se complète de préférence par un plateau portepièces 5~4 monté orientable sur un chariot port#pièces 55 susceptible de coulisser sur des glissières 56 perpendiculaires au plan des glissières 118 et 52 et actionné par un mécanisme non représenté. On peut ainsi assurer le déplacement relatif selon les trois axes de coordonnées de chaque tête d'usinage 4 par rapport à la pièce, avec en outre des possiblités d' orientation. La figure 14 montre aussi un dispositif changeur d'outils de type connu comportant un chariot 57 mobile sur un portique 58 avec un bras de permutation d'outils 59 coopérant 'avec un magasin porte-outils à plateau rotatif 60 ou à channe sans fin 61 comportant dans chacune des encoches périphériques 62, une pince de retenue d'un mandrin portant un outil différent. Le reste de l'installation constitue essentiellement le dispositif de manutention, d'amenée, d' enlèvement et de stockage des diverses têtes 4 et lia, ces dernières étant d'un type dérivé de celui dderlt dans le brevet précité et son addition. La plaque d'adaptation 3 représentée à la figure 1 porte une tête multibroches qui est constituée notamment par un carter arrière 4 et un carter avant 5, 6. Une vis sans fin 8 entraînée en rotation par un servo-moteur non représenté et par l'intermédiaire d'un crabot 8a, 8b (figures 2 et 5) engrène sans jeu avec une roue dentée 9 solidaire d'un bottier portebroche 19 d'axe X. Ce bottier est r un des quatre bottiers portebroche (figure 5) entraidés simultanément en rotation autour de leurs axes respectifs X par quatre roues dentées 20 respectives solidaires de ces bottiers. Ces roues 20 sont à réglage de jeu et engrènent avec un pignon central 21 monté tourillonnant dans le carter avant 5, 6 autour de l'axe Y de la T.M.. Le carter avant 5, 6 est monté tournant sur le carter arrière fixe 4 par l'intermédiaire d'une couronne d'orientation 22 et d'une première cinématique constituée par un organe rotatif 23 engrenant avec une roue dentée 24 solidaire de la couronne 22. Cette couronne d' orientation assure le centrage radial et un maintien axial bidirectionnel du carter avant 5, 6 et est fixée solidairem ent au carter arrière 4 par une de ses parties constitutives. L'organe rotatif 23 reçoit un mouvement de rotation d'un servo-moteur 28 par l'intermédiaire d'un crabot 25 et d'un arbre 26 décrabotable par un vérin 27, appartenant à runité d'usinage 1. Le carter arrière 4 renferme une seconde cinématique destinée à ltentraînement en rotation des broches 17. C elle comporte un arbre d1 entrée 14 tourillonnant dans le carter, un mécanisme réducteur 15 et un arbre 16 concentrique à un bottier portebroche 19, tourillonnant dans la plaque 5 du carter avant 6 et entraînant la broche 17 du bottier 19. C ette broche 17 tourillonne dans le bottier 19 correspondant maintenu dans le carter avant 6 par une pièce de retenue 7. L'arbre d'entrée 14 peut recevoir un mouvement de rotation transmis par un moteur extérieur 10 par l'intermédiaire d'un mécanisme de réduction 11, un arbre de sortie de rotation 12 et un crabot 13. Une première variante de la tête multibroches représentée sur les figures 1 et 2 est ilustrée aux figures 3 et 4. Cette tête diffère essentiellement de la première par la première cinématique assurant la rotation du carter avant 5, 6 par rapport au carter arrière 4, autour de l'axe central Y de cette tête. Dans cette disposition, une vis sans fin 29 engrène avec une roue dentée 30 solidaire du carter avant 5, 6 en recevant un mouvement de rotation transmis par un servo-moteur extérieur, et un crabot 31, 32, non représentés. Une deuxième variante représentée sur les figures 6 et 7 présente un autre dispositif de commande en rotation des bottiers portebroche 19. Ce dernier comporte une vis sans fin 8 qui coopère avec une première couronne dentée 34, une deuxième couronne dentée 33 solidaire de la première, et des pignons 20 solidaires de ces bottiers 19 et engrenant avec cette deuxième couronne. La demi-vue inférieure de la figure 8 et la figure 9 se rapportent à une troisième variante qui diffère essentiellement des précédentes par un entraînement simultané des bottiers portebroche 19 en translation radiale. Cet entrainem ent est réalisé au moyen d'un dispositif de commande constitué par une vis sans fin 8 coopérant avec une couronne dentée 43, une came spirale périphérique 39A centrée sur l' axe Y, en appui sur un plateau 41 solidaire d'une entretoise 42, et pourvue de cette couronne 43 et d'une rainure en spirale 38A, et quatre plaques de guidage 35A incorporant chacune un bottier 19, coulissant radialement dans un plateau 36 et comportant chacune un doigt 37 coopérant sans jeu avec la rainure en spirale 38A. La demi-vue supérieure de la figure 8 et la figure 10 montrent une quatrième variante qui se distingue de la troisième par un dispositif de commande en translation radiale des bottiers 19 qui comprend une vis sans fin 45 coopérant avec un pignon 44, une cam e spirale intérieure 39B centrée sur l'axe Y dans une entretoise 40 et pourvue de ce pignon et d'une rainure en spirale 38B, et quatres plaques de guidage 35B incorporant chacune un bottier 19, coulissant radialement dans un plateau 36 et comportant chacune un doigt 37 coopérant sans jeu avec la rainure en spirale 38B. Une cinquième variante illustrée a la figure 11 est issue des deux précédentes. Dans celle-cis la came spirale est remplacée par des portions de came 38C taillées dans la plaque 39C Dans ce cas, les doigts 37C imbriqués sans jeu dans les rainures 38C occupent des positions radiales et de distance Y#, Y#',Y#'' et Y#''' différentes en fonction de la forme de chaque portion de came 38G et de chaque position angulaire de la plaque 39C. Ces troisibme, quatribme et cinquième variantes peuvent différer des trois premiers modes de réalisation par une seconde cinématique pour l'entraînement en rotation des broches ~7, comme le montre la figure 8. Pour la troisième variante correspondant à la demi-vue inférieure de la figure 8, cette seconde cinématique comporte un arbre d' entrée 14 tourillonnant dans le carter arrière 4, quatre entraineurs 47 tourillonnant dans le carter avant 6 et quatre arbres à cardan 46 entrathant chacun une broche 17 en rotation. Cette broche tourillonne dans le bottier 19 correspondant monté dans une plaque de guidage 35A. Dans la quatrième variante, un pignon 15 est intercalé entre l'arbre d' entrée 1 4 et un entralneur 47 pour compenser l'augmentation de l'écartement radial des broches 17. Une sixième et une septime variante apparaissent respectivement sur les figures 12 et 1 3. C dllessci diffèrent des précédents modes de réalisation de t8te n ultibroches en ce que trois bottiers portebroche 19 (figure 13) ou quatre (figure 12) sont entralnés simultanément en translation non radiale par un nouveau dispositif de commande.Pour la tête à quatre broches, ce dernier comporte une vis 63 tourillonnant dans le carter avant 6, quatre plaques polygonales de guidage 65-68 intercalées chacune entre deux plaques voisines en s'y appuyant par leurs faces A et B, glissant chacune sur un bord C d' une ouverture centrale carrée du carter avant 6 par une troisième face, et dont l'une 65 comporte un écrou interne 64 d'axe parallèle à un bord C et coopérant avec la vis 63. La septième variante présente trois plaques de guidage et une ouverture triangulaire centrale qui est m énagée dans le carter avant 6. Le fonctionnement des huits modes de réalisation précédemment décrits est résumé ci-après. Pour le premier mode de réalisation et les première et seconde variantes (figures 1-7), la position spatiale des broches 17 peut être réglée automatiquement par rapport à l'axe central Y par rotation de celles-ci autour des axes X des bottiers port#broche 19r # par rotation globale de ces bottiers portebroche 19, liés au carter avant 5, 6, autour de l'axe central Y.De ce fait, les outils d'usinage 18 montés dans ces broches 17 se déplacent simultanément d'une position a (correspondant à une distance radiale minimale Ya1) à une autre position as (correspondant à une distance radiale maximale YA ). Tous les usinages équidistants tels que perçage, lamage, taraudage, anglage, etc... situés dans un rayon compris entre ces deux distances radiales peuvent être ainsi réalisés aisément, quelle que soit leur position angulaire autour de l'axe central Y. Le premier mouvement de rotation des bottiers 19 autour des axes X est obtenu à partir d'un servo-moteur situé a î' extérieur de la tête multibroches et d'un crabotage. Le deuxième mouvement de rotation de rensemble des bottiers 19 autour de l'axe central Y est obtenu par un montage tournant du carter avant 5, 6 sur le carter arrière fixe 4 solidaire d'une plaque d'adaptation. Ce carter avant est entraîné en rotation par un servo-moteur par rintermédiaire d'un crabotage situé à l'arrière de la plaque d'adaptation de la tête multibroches avec une attaque parallèle à l' axe d' entrée et intérieur à cette tête, ou par un servo-moteur et un crabotage situé à l' extérieur de la tête multibroches.Dans cette dernière configuration, un seul servo-moteur peut être utilisé pour les deux con mandes précitées, en l' adaptant sur un support pivotant ou en le disposant sur un bottier fixe ayant deux arbres de sortie à crabot mobile, judicieuse n ent positionnés. La rotation des broches d1 usinage 17 est obtenue a partir d'un arbre d'entrée par l'intermédiaire d'une cinématique d'engrenages. Dans les troisième et quatrième variantes illustrées aux figures 8, 9 et 10, les plaques de guidage 35A, 35B incorporant les portebroches 19 se déplacement radialement et proportionnellem ent au déplacement angulaire des cames 39A, 39B par rotation de celles-ci, a l'intérleur d'un carter avant monté tournant autour de l'axe central Y de la même façon que dans les cas précédents. Par contre, la rotation des broches porteoutils 17 est réalisée avec une cinématique d'engrenages et d'arbres a cardan. La cinquième variante illustrée à la figure 11 et issue des deux précédentes procure un réglage supplémentaire et individuel des entr' axes d' outils en position de travail en jouant sur les form es des portions de came 38C. Dans la sixième variante illustrée à la figure 12, la plaque 65 pourvue de l'écrou interne 64 et en appui sur la face C est déplacée par la vis 63 suivant le sens F. Par sa face A, elle pousse la plaque 66 en contact avec elle par une face B. A son tour, la plaque 66 pousse par sa face A la plaque 67 en contact avec elle par une face B et ainsi de suite. Lorsque la plaque 65 se déplace suivant le sens F1, elle pousse par sa face B la plaque 68 en contact avec elle par une face A, etc... La septième variante de-la figure 13 diffère essentiellement de la sixième par le nombre de broches, trois au lieu de quatre. Ces deux derniers modes de réalisation ne peuvent pas présenter un entrabement en rotation des broches 17 sans arbres a cardan, de par les déplacem ents linéaires et particuliers des plaques de guidage. REVENDICATIONS 1. Tête multibroches d'axe central (Y), adaptable a toute machineoutil comportant au moins un élément de mise en rotation, un dispositif de bridage et de localisation, et éventuellement des systèmes d'amenée, d'évacuation et de changement d'outils destinés â cette tête multibroches, caractérisée en ce qu'elle comprend, portée par une plaque d'adaptation (3), - un carter avant (5, 6) dans lequel sont montés au moins deux bottiers portebroche (19) d'axes (X) entraînés simultanément en mouvement par un dispositif de commande (8, 9, 20, 21 ; 8, 34, 33, 20 ; 8, 43, 39, 38, 37, 35, 19 ; 45, ilr, 39, 38, 37, 35, 19 63 - 68) ; et - un carter arrière (4) par rapport auquel tourne axialement autour de l'axe (Y), le carter avant (5, 6) par rintermédiaire d'une couronne d'orientation (22) et d'une première cinematique (23, 24 ; 29, 30), et dans lequel une seconde cinématique (14, 15, 16 ; 14, 47, 46 ; 14, 15, 47, 46) commande la rotation des broches (17) de manière à ce que cette tête multibroches puisse être con mandée numériquement, amovible, à changement automatique d'entr'axes d'outils en position de travail, à changement automatique d'orientation de figure en position de travail, et a changement automatique d'outils en position de travail. 2, Tête multibroches suivant la revendivation 1, caractérisée en ce qu'au moins deux bottiers portebroohe (19) sont entratnés simultanément en rotation autour de leurs axes respectifs (X) par un dispositif de commande constitué notamment par un vis sans fin (8), une roue dentée (9) solidaire de l'un de ces bottiers (19) et coopérant avec cette vis (8), des roues dentées (20) solidaires de ces bottiers (19) et S riblage de jeu, et un pignon central (21) monté tourillonnant dans le carter avant (5, 6) et engrenant avec ces roues dentées (20). 3. Tête multibroches suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins deux bottiers portebroche (19) sont entravés simultanément en rotation autour de leurs axes respectifs (X) par un dispositif de com mande constitué notam ment par une vis sans fin (8) coopérant avec une première couronne dentée (3Y); une deuxièm e couronne dentée (33) solidaire de la première (34),et des pignons (20) solidaires de ces bottiers (19) et engrenant avec cette deuxième couronne (33). 11. Tête multibroche suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins deux boîtiers portebroche (19) sont entraînés simultanément en translation radiale par un dispositif de commande constitué notamment par une vis sans fin (8) coopérant avec une couronne dentée (113), une came spirale périphérique (39A) montée axialement et pourvue de cette ~couronne (43) et d'une rainure en spirale (38ait et au moins deux plaques de guidage (35A) incorporant chacune un bottier (19), coulissant radialement dans un plateau (36) et co m portant chacune un doigt (37) coopérant avec la rainure en spirale (38A). 5. Tête multibroches suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins deux bottiers portebroche (19) sont entratriés simultanément en translation radiale par un dispositif de commande constitué notamment par une vis sans fin (115) coopérant avec un pignon (44), une came spirale intérieure (39B) montée axialement et pourvue de ce pignon (lirl) et d'une rainure en spirale (38B), et au moins deux plaques de guidage (35B) incorporant chacune un bottier (19), coulissant radialement dans un plateau (36) et comportant chacune un doigt (37) coopérant avec la rainure en spirale (38B). 6. Tête multibroches suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins deux bottiers portebroche (19) sont entravés simultanément en translation radiale par un dispositif de com mande constitué notamment par une vis sans fin (8) coopérant avec une couronne dentée (43), une plaque (39C) montée axialement et pourvue de cette couronne (43) et de portions de came (38C), et au moins deux plaques de guidage (35) incorporant chacune un bottier (19), coulissant radialement dans un plateau (36) et comportant chacune un doigt (37C) coopérant avec une portion de came (38C) correspondante. 7. Tête multibroches suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la première cinématique associée à la couronne d'orientation (22) comporte notamment un organe rotatif (23) engrenant avec une roue dentée (24) solidaire de la couronne (22) et susceptible de recevoir un mouvement de rotation transmis par un servo-moteur (28) extérieur par rinter-nédiaire d'un arbre (26) et d' un crabot (25). 8. Tête multibroches suivant 1' une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la première cinématique associée à la couronne d1 orientation (22) comporte nota n n ent une vis sans fin (29) engrenant avec une roue dentée (30)- solidaire du carter avant (5, 6) et susceptible de recevoir un mouvement de rotation transmis par un servo-moteur extérieur par l'intermédiaire d'un crabot (31, 32). 9. Tête multibroches suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la seconde cinématique pour l'entrainement en rotation des broches (17) comporte notamment un arbre d' entrée (14) tourillonnant dans le carter arrière (4) et susceptible de recevoir un mouvement de rotation transmis par un moteur extérieur (10) par l'intermédiaire d'un mécanisme de réduction (11), un arbre de sortie de rotation (12) et un crabot (13), un mécanisme réducteur (1 5), et un arbre (16) concentrique à un bottier (19), tourillonnant dans la plaque (5) du carter avant (6) et entravant une des broches (17) en rotation, celleci tourillonnant dans le bottier (19) correspondant maintenu dans le carter avant (6) par une pièce de retenue (7). 10. Tête multibroches suivant l'une quelconque des revendications 1 a 8, caractérisée en ce que la seconde cinématique pour rentralnement en rotation des broches (17) comporte notamment un un arbre d' entrée (14) tourillonnant dans le carter arrière (11) et susceptible de recevoir un mouvement de rotation transmis par un moteur extérieur (10) par l'intermédiaire d'un mécanisme de réduction (11), un arbre de sortie de rotation (12) et un crabot (1 3), des pignons (15) et entrabeurs (47) tourillonnant dans le carter avant (5, 6), et des arbres à cardan (46) entraidant chacun une des broches (17) en rotation, celle-ci tourillonnant dans le bottier (19) correspondant monté dans une des plaques de guidage (35A, 35B, 65-68). 11. Tête m ultibroches suivant 1' une quelconque des revendications 1, 7, 8 et 10, caractérisée en ce qu'au moins trois bottiers portebroche (19) sont entraidés simultanément en translation par un dispositif de commande constitué notamment par une vis (63) tourillonnant dans le carter avant (6), au moins trois plaques polygonales de guidage (65-68) intercalées chacune entre deux plaques voisines en s' y appuyant par leurs faces (A) et (B), pourvues chacune d'un bottier (19), glissant chacune sur un bord (C) d'une ouverture centrale du carter avant (6) par une troisième face, et dont l'une (65) comporte un écrou interne (64) d'axe parallèle à un bord (C) et coopérant avec la vis (63).