Brevet FR2570630A1 — publié le 19860328

SYSTEME DE CHANGEMENT D'OUTIL ET DE PIECE La présente invention se rapporte à un système de changement d'outil et de pièce adapté à un centre d'usinage à commande numérique et à un groupe de palettes apte à remplacer une pièce usinée déchargée du groupe de palettes par une pièce neuve à usiner et apte à remplacer un outil de coupe déficient ou endommagé dans un magasin d'outil du centre d'usinage par un outil de coupe de réserve du même type. Dans un système classique pour le remplacement automatique d'une pièce usinée sur une palette qui est déchargée d'un ensemble de palettes, par une pièce brute à usiner sur un support de pièce et pour remplacer automatiquement un outil de coupe défectueux ou endommagé dans un magasin d'outil d'un centre d'usinage par un outil de coupe de réserve du même type sur un support d'outil, il est nécessaire de prévoir deux robots qui sont respectivement équipés d'un bras pour saisir la pièce usinée ou à usiner et d'un bras pour saisir l'outil de coupe. Cette disposition à deux robots conduit inévitablement à une augmentation des frais d'usinage du système. L'un des buts principaux de la présente invention est de proposer un système de changement d'outil et de pièce dans lequel un robot unique est prévu pour remplacer une pièce usinée sur une palette déchargée d'un ensemble de palettes par une pièce brute à usiner sur un support de pièce et également pour remplacer un outil de coupe défectueux ou endommagé dans un magasin d'outil d'un centre d'usinage par un outil de coupe de réserve sur un support d'outil. Selon la présente invention, on propose un système de changement d'outil et de pièce adapté à un centre d'usinage à contrôle numérique comportant un magasin à outil et un ensemble de palettes doté d'un poste de changement de palettes et d'un poste de chargement et de déchargement de palettes et associé à un appareil de changement de palettes pour remplacer une palette sur une table de travail dans le centre d'usinage 2..257063 par une autre palette successivement positionnée au poste de changement de palettes. Le système de changement d'outil et de pièce comporte un support de poignée (ou de main) remplaçable adjacent au poste de charge- ment et de déchargement de l'ensemble de palettes pour supporter de façon amovible une première poignée remplaçable apte à serrer une pièce à usiner et une seconde poignée remplaçable apte à serrer un outil de coupe, un support de pièce adjacent au support de poignée remplaçable, un support d'outil adjacent au support de pièce pour supporter de façon amovible une pluralité d'outils de coupe de réserve et un robot disposé de façon mobile entre les première et seconde positions espacées, le robot étant adapté pour être équipé de la première poignée remplaçable dans la première position pour remplacer une pièce usinee sur une palette déchargée vers le poste de chargement et de déchargement de l'ensemble de palettes par une pièce brute à usiner sur le support de pièce et étant adapté à être équipé de la seconde poignée remplaçable dans la première position et déplacée vers la seconde position pour remplacer un outil de coupe défectueux ou endommagé dans le magasin à outil par un outil de coupe de réserve du même type sur le support d'outil. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé o: - la figure 1 est une vue en plan représentant un système de changement d'outil et de pièce usinée par une pièce à usiner, selon la présente invention; - la figure 2 représente un robot industriel contrôlé par ordina- teur; - la figure 3 est une vue à plus grande échelle selon la ligne IIIIII à la figure 2; - la figure 4 est une vue à plus grande échelle d'un support de poignée remplaçable représenté à la figure 1; - la figure 5 est une vue de face du support de poignée rempla- çable; - la figure 6 est une vue en coupe à plus grande échelle d'une partie du support d'outil représenté à la figure 1; et - la figure 7 est une vue en coupe à plus grande échelle d'une partie d'un magasin à outil représenté à la figure 1. Si l'on se réfère maintenant aux dessins, la figure 1 représente un système de changement d'outil et de pièce, c'est-à-dire de remplace- ment de pièce usinée par une pièce à usiner, adapté à un centre d'usi- nage à contrôle numérique 10 et à un ensemble de palettes 11 adjacent à ce centre. Dans ce système, un appareil de changement de palettes 12 est disposé entre le centre d'usinage 10 et l'ensemble ou pool de palet- tes 11 et un robot industriel contrôlé par ordinateur 13 est disposé adjacent à un support de poignée remplaçable 14, à un support de pièce 15 et à un support d'outil 16. Le centre d'usinage 10 comporte une table 21 montée sur un bâti 20 pour le déplacement horizontal, une colonne verticale 22 montée sur le bâti 20 pour le déplacement horizon- tal dans une direction perpendiculaire a la table 21, une tête de broche 23 montée sur la colonne verticale 22 pour le déplacement verti- cal, un magasin à outil 24 prévu pour stocker une pluralité d'outils de coupe et les transférer à la broche de la tête de broche 23 et vice-versa et un appareil de changement d'outil 25 associé au magasin à outil 24 pour remplacer de façon classique un outil défectueux par un nouvel outil. Une table de travail 27 est montée à rotation sur la table 21 pour être indexée dans une position prédéterminée et un rail de serrage semi-circulaire 28 est monté sur la table de travail 27 pour le déplace- ment vertical. Une palette 18 est montée glissante sur le rail de serrage 28 pour être pincée ou serrée sur la table de travail 27 lorsque le rail de serrage 28 se déplace vers le bas et pour être dépincée lorsque le rail de serrage 28 se déplace vers le haut. Deux rails de guidage semicirculaires opposés 29 sont en outre montés sur la table de travail 21 adjacents aux faces opposées du rail de serrage 28. Lorsqu'il est nécessaire de remplacer une palette 18 par la palette suivante 18, la table 21 est disposée en un endroit correspondant à un poste de changement de palette P1 de l'ensemble de palettes 11. L'ensemble de palettes 11 comporte un cadre 30 disposé en face de la table 21, une plaque rotative 31 montée sur le centre du cadre 30 pour tourner dans un plan horizontal et une pluralité de porte-palettes 32 répartis régulièrement sur un cercle et montés sur la partie périphé- rique de la plaque rotative 31 pour tourner avec elle. Les porte-palettes 32 sont chacun munis d'un rail de support semi-circulaire 33 qui est adapté pour recevoir de façon glissante la palette 18 sur laquelle une pièce à usiner (non représentée) est serrée ou bridée comme on le décrira par la suite. Lorsque la plaque rotative 31 est entraînée en rotation par un mécanisme d'entraînement à indexation classique 34, le rail de support 33 sur chacun des porte-palettes 32 est successivement indexé au poste de changement de palette P1 o un chemin de guidage semi-circulaire est complété par un rail de support indexé 33 lorsque la table de travail 27 est positionnée pour effectuer un déplacement vers le haut du rail de serrage 28 pour changer la palette 18. L'appareil de changement de palette 12 comporte une table de support 40 disposée entre la table 21 du centre d'usinage 10 et le poste de changement de palette P1 de l'ensemble de palettes 11 et un premier bras rotatif 41 monté sur la table de support 40 pour tourner dans un plan horizontal et effectuer un déplacement vertical. Le premier bras rotatif 41 est muni à ses extrémités opposées de deux crochets qui sont adaptés pour venir en contact avec un bloc 19 de la palette 18 sur la table de travail 27 et avec un bloc 19 de la palette indexée 18 dans le poste de changement de palette P1. Lorsque le premier bras rotatif 41 est déplacé vers le haut, les crochets du bras rotatif 41 sont position- nés de façon à permettre la rotation des palettes 18 dans l'ensemble de palette 11. Lorsque le bras rotatif 41 est déplacé vers le bas dans une situation o la table 21 du centre d'usinage 10 est positionnée pour changer la palette 18, les crochets du bras rotatif 41 viennent en contact avec le bloc 19 de la palette 18 sur la table de travail 27 et avec le bloc 19 de la palette indexée 18 au poste de changement de palette P1. Un poste de déchargement de palette P2 adjacent au poste de changement de palette P1 et un poste de chargement de palette P3 opposé au poste de déchargement de palette P2 sont agencés sur le cadre 30 de l'ensemble de palettes 11. Un rail semi-circulaire fixe 50 est monté sur le cadre 30 pour recevoir de façon glissante la palette 18 au poste de chargement P3 et un rail semi-circulaire intermédiaire 52 est monté sur le cadre 30 pour réaliser un chemin de guidage semi-circulaire entre les postes de déchargement et de chargement P2 et P3' Au centre du chemin de guidage semi-circulaire, un second bras rotatif 51 est monté sur le cadre 30 pour tourner dans un plan horizontal et pour effectuer un déplacement vertical. Le second bras rotatif 51 est muni à son extrémité d'un crochet qui est adapté pour venir en contact avec le bloc 19 de la palette 18 au poste de déchargement P2. Lorsque le second bras rota- tif 51 se déplace vers le bas au poste de déchargement P2, le bloc 19 de la palette 18 sur le rail de support 33 vient en contact avec le crochet du bras rotatif 51 et est ensuite transféré- par rotation du bras rota- tif 51 à la station de chargement P3. Dans ce mode de réalisation, les palettes 18 sont chacune munies d'une unité hydraulique de serrage ou de pincement ou de bridage (non représentée) pour serrer, pincer ou brider la pièce à usiner à l'aide de fluide hydraulique sous pression. Comme on le voit au poste de charge- ment P3, l'unité de serrage hydraulique comporte un raccord 53 qui est disposé pour être relié à un bloc de raccord 54 porté sur un organe d'actionnement hydraulique 55 pour se déplacer vers et s'éloigner du raccord 53 de l'unité de serrage hydraulique sur la palette 18 position- née au poste de chargement P3. Le bloc de raccord 54 est relié à une unité de pompe (non représentée) qui est adaptée à fournir le fluide hydraulique sous pression à l'unité de serrage pour serrer la pièce à usiner sur la palette 18 et pour permettre la décharge ou l'échappement du fluide hydraulique sous pression de l'unité de serrage pour déserrer ou dépincer la pièce à usiner sur la palette 18. Le robot industriel 13 est monté sur une table de transfert à roues 60 qui est montée de façon mobile sur deux rails parallèles 61 qui sont disposés sur le sol parallèlement au magasin à outil 24 du centre d'usinage 10 et adjacents au poste de chargement P3 de l'ensemble de palettes 11 à l'une de leurs extrémités. Une barre de crémaillère 62 est en outre disposée sur le sol parallèlement au rail 61. La table de transfert 60 est équipée d'un organe d'actionnement de tête 63 qui comporte un arbre de sortie monobloc avec un pignon engrenant avec la barre de crémaillère 62. Ainsi, la table de transfert 60 peut être déplacée par le fonctionnement de l'organe d'actionnement de tête 63 pour transférer le robot 13 vers une position opposée au magasin à outil 24 et vers une position opposée au poste de chargement P3 de l'ensemble de palettes 11. Comme représenté à la figure 2, le robot industriel 13 comporte une base 65 fixée à la table de transfert 60, une table rotative 66 montée sur la base 65 pour tourner dans un plan horizontal, une partie d'épaulement 67 montée rotative sur le support rotatif constitué pa la table 66 pour se déplacer dans un plan vertical, une partie d'avant- bras 68 montée rotative sur la partie d'épaulement 67 pour se déplacer dans un plan vertical, un joint de poignée 69 relié à la partie d'avant- bras 68 pour se déplacer de 2 à 3 et une poignée (ou main) rempla- çable 80 reliée de façon séparable au joint de poignée 69 pour serrer un 6 2570630 outil ou une pièce. Comme représenté à la figure 3, le raccord de poignée 69 comporte un flasque de montage 71 sur lequel il est fixé et un corps de vérin 72 fixé au flasque 71. Le corps de vérin 72 présente un alésage cylindri- que 73 dans lequel est disposé un piston 74 mobile de façon glissante pour être déplacé par un organe d'actionnement (non représenté). Un manchon de support 75 est fixé à une extrémité du corps de vérin 72 et un manchon de fixation 77 est couplé de façon glissante au manchon de support 75 qui présente, sur sa paroi périphérique, une pluralité de trous radiaux répartis de façon régulière sur la circonférence et dans lesquels sont retenues de façon mobile une pluralité de billes 76. Le manchon de fixation 77 est sollicité par un ressort de compression 78 qui repousse les billes 76 radialement vers l'intérieur pour les mettre en butée de façon à bloquer la poignée remplaçable 80. Lorsqu'un espace annulaire 81 compris entre les manchons 75 et 77 est soumis à une pression pneumatique, via un passage 72a, le manchon de fixation 77 se déplace à l'encontre du ressort de compression 78 pour supprimer la pression agissant sur les billes 76 de façon à permettre la libération de la poignée remplaçable 80 du joint de poignée par rapport au joint de poignée 69. La poignée remplaçable 80 comporte un corps de vérin 83 couplé de façon glissante à l'intérieur du manchon de support 75 et un bloc de support 85 fixé au corps de cylindre 83 qui comporte à sa périphérie extérieure une pluralité de cavités radiales 82 espacées régulièrement sur la circonférence pour venir en contact avec les billes 76. Une tige d'actionnement 86 est supportée axialement de façon glissante sur le corps de vérin 83 et vient en contact avec le piston 74 sous l'effet de la poussée d'un ressort de compression 88. Comme représenté à la figure 5, le bloc de support 85 est muni de deux organes de serrage 84 qui sont reliés à la tige d'actionnement 86 par une timonerie 87 de telle façon que les organes de serrage 84 soient ouverts lorsque la tige d'actionne- ment 86 est maintenue dans une position de départ sous l'effet de la charge du ressort de compression 88. Lorsque la tige d'actionnement 86 est déplacée par le piston 74 à l'encontre du ressort de compression 88, les organes de serrage 84 se ferment pour serrer un outil de coupe ou une pièce comme on va le décrire par la suite. 7 2570630 Comme représentés aux figures 4 et 5, la poignée remplaçable 80 est préparée avec trois types différents de poignée remplaçable BOA, 80B et 80C, qui sont respectivement adaptés à serrer: la périphérie exté- rieure d'une pièce à usiner, la périphérie intérieure d'une pièce à usiner et un outil de coupe. Le support de poignée 14 est muni de trois organes 91 à fourche espacée qui sont agencés pour supporter de façon amovible les poignées remplacables 80A, 80B et 80C sur leurs rainures annulaires 90. Le support d'outil 16 est opposé au magasin à outil 24 du centre d'usinage 10 par rapport au rail 61. Comme représenté à la figure 6, le support d'outil 16 est muni d'une pluralité de porte-outils 96 qui sont agencés pour supporter de façon amovible une pluralité d'outils de coupe de réserve 95 qui sont stockés pour être remplacés par un outil de coupe défectueux ou endommagé dans le magasin à outil 24. On va maintenant décrire le-fonctionnement du mode de réalisation qui vient d'être explicité. On suppose que l'usinage d'une pièce sur l'une des palettes 18 est terminé dans le centre d'usinage 10 dans une position o la palette suivante est positionnée au poste de changement de palette P1 de l'ensemble de palettes 11, la table 21 est positionnée dans une position prédéterminée pour le changement de la palette 18 et ensuite le rail de serrage 28 est déplacé vers le haut pour déserrer et dépincer la palette 18. Ainsi, le rail de serrage 28 est associé au rail de support 33 sur le porte-palettes 32 pour compléter le chemin de guidage circulaire. Dans une telle situation, le premier bras rotatif 41 se déplace vers le bas de telle façon que les crochets du bras rota- tif 41 viennent en contact avec les blocs 19 des palettes opposées 18. Ensuite, le premier bras rotatif 41 tourne de 180 pour replacer la palette 18 sur la table de travail 27 et la palette 18 sur le porte- palettes 32. Ensuite, le rail de serrage 28 se déplace vers le bas pour serrer la palette remplacée 18 sur la table de travail 27, tandis que le premier bras rotatif 41 se déplace vers le haut pour dégager les blocs 19 des palettes 18 de leurs crochets. Ainsi, la table 21 est déplacée vers une position pour l'usinage de la pièce serrée sur la palette rempla- cée 18. Après que la palette déchargée 18 a été dégagée du premier bras rotatif 41 au poste de changement de palette P1, la plaque rotative 31 tourne par actionnement du mécanisme d'entraînement à indexation 34 pour transférer la palette déchargée 18 au poste de déchargement P2. Lorsque la palette déchargée 18 est positionnée au poste de déchargement P2, le 8 E2570630 second bras rotatif 51 se déplace vers le bas de façon que le crochet du bras rotatif 51 vienne en contact avec le bloc 19 de la palette 18. Le second bras rotatif 51 est ensuite tourné de 180 pour transfé- rer la palette déchargée 18 vers la station de chargement P3. Apres que la palette déchargée 18 ait été positionnée au poste de chargement P3, l'organe d'actionnement hydraulique 55 est mis sous pression pour relier le bloc de raccord 54 au raccord 53 sur la palette déchargée 18 de facon à dépincer la pièce usinée sur la palette déchargée 18. Dans une telle situation, le robot 13 est positionné adjacent au poste de chargement P3 et est mis sous pression pour serrer la pièce usinée à l'aide de la poi- gnée 80A montée sur la robot et transférer cette pièce usinée au point de déchargement 15a sur le support de pièce 15. Le robot 13 est ensuite mis sous pression pour serrer une nouvelle pièce à usiner sur le point de chargement 15b du support 15 et pour transférer cette pièce vers le poste de chargement P3 de l'ensemble de palettes 11. Apres que la pièce brute à usiner a été positionnée sur le poste de chargement P3. l'unité de serrage hydraulique de la palette déchar- gée 18 est actionnée par le fluide hydraulique sous pression qui est amené à cette unité à partir de l'unité de pompe, pour serrer la nouvelle pièce à usiner et l'organe d'actionnement est ensuite mis sous pression pour déconnecter le bloc de raccord 54 du raccord 53 de l'unité de serrage. Dans une telle situation, le second bras rotatif 51 tourne de 180 pour retourner la palette déchargée 18 au poste de décharge- ment P2 et se déplace vers le haut pour dégager la palette 18. Ensuite, la plaque rotative 31 tourne par actionnement du mécanisme de rotation à indexation 34 pour transférer la palette suivante 18 vers le poste de changement de palette P1. Dans le cas o, au cours du processus qui vient d'être décrit, un type de pièce usinée différent est déchargé vers le poste de charge- ment P3 à partir du poste de déchargement P2. le robot 13 est contrôlé par un signal de commande en provenance d'un ordinateur (non représenté) pour remplacer la poignée 80A par une autre poignée 80B. Lorsqu'il a reçu le signal de commande, le robot 13 est mis en action pour retourner la poignée 80A vers une position prédéterminée sur le support de poi- gnée 14 et pour la mettre en contact avec l'organe à fourche correspon- dant 91 sur le support 14 par sa rainure annulaire 90. Dans une telle situation, une pression pneumatique est appliquée à l'espace annulaire 81 entre les manchons 75 et 77 du raccord de poignée 69 pour déplacer le 9 2570630 manchon de serrage 77 à l'encontre du ressort de compression 78. Il en résulte que la poignée 80A est supportée par l'organe de fourche 91 et dégagée du raccord de poignée 69 au cours de son déplacement vers le haut. Le robot 13 est ensuite mis en action pour coupler le raccord de poignée 69 au corps de vérin 83 de la poignée 80B et l'espace annu- laire 81 compris entre les manchons 75 et 77 est relié à l'échappement pour supprimer la pression pneumatique de façon à effectuer le déplace- ment vers l'extérieur du manchon de serrage 77 sous l'effet de la force de réaction du ressort de compression 78. Ainsi, la poignée 80B est serrée sur le corps de vérin 83 par mise en contact avec les billes 76 pour mettre en oeuvre les processus suivants. Si un outil de coupe est endommagé au cours de l'opération d'usi- nage du centre d'usinage 10, un porte-outils 98 de l'outil de coupe endommagé est indexé à une position de changement d'outil P5 du magasin à outil 24, comme représenté à la figure 7. Dans cette situation, le robot 13 est mis en action pour remplacer la poignée de serrage de pièce 80A ou 80B par la poignée de serrage de pièce 80C de la façon qui va maintenant être décrite. La table de transfert 60 est ensuite dépla- cée le long des rails 61 par actionnement de l'organe d'actionnement de tête 63 pour déplacer le robot 13 vers une position opposée à la posi- tion de changement d'outil P5 du magasin à outil 24. Dans la position déplacée telle que celle représentée aux figures 6 et 7, la poignée 80C du robot 13 est actionnée pour serrer l'outil coupant endommagé 95 et l'enlever du porte-outils 98. La poignée 80C du robot 13 est ensuite mise en action pour mettre en contact l'outil coupant endommagé 95 avec un porte-outils vide 96 sur le support d'outil 16 et se déplace pour serrer un outil de coupe de réserve du même type supporté sur un autre porteoutils 96 du support d'outil 16. Ainsi, la poignée 80C du robot 13 est ensuite actionnée pour déplacer l'outil coupant de réserve du porteoutils 96 et le mettre en contact avec le porte-outils vide 98 situé à la position de changement d'outil P5 du magasin à outil 24. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Système de changement d'outil et de pièce adapté à un centre d'usinage à contrôle numérique et à un ensemble de palettes, le centre d'usinage étant muni d'un magasin à outil et ledit ensemble de palettes comportant un poste de changement de palette et un poste de chargement et de déchargement de palette et étant associé à un appareil de change- ment de palette agencé pour remplacer une palette sur une table de travail dans ledit centre d'usinage par une autre palette successivement positionnée au poste de changement de palette, caractérisé en ce qu'il comporte: - un support de poignée remplaçable (14) adjacent au poste de chargement et de déchargement (P3, P2) dudit ensemble de pa- lettes (11) pour supporter de façon amovible une première poignée remplaçable (80A, 80B) apte à serrer une pièce à usiner et une seconde poignée remplaçable (80C) apte à serrer un outil de coupe; - un support de pièce (15) adjacent audit support de poignée rempla- çable (14); - un support d'outil (16) adjacent audit support de pièce (15) pour supporter de façon amovible une pluralité d'outils de coupe de réserve (95); et - un robot (13) mobile entre une première et une seconde positions et adapté pour être équipé de ladite première poignée remplaca- ble (80A, 80B) dans la première position pour remplacer une pièce usinée sur une palette déchargée (18) au poste de chargement et de déchargement (P3, P2) dudit ensemble de palettes (11) par une pièce brute à usiner sur ledit support de pièce (15) et étant adapté pour être équipé de ladite seconde poignée remplaçable (80C) dans ladite première position et déplacé vers la seconde position pour remplacer un outil de coupe défectueux ou endommagé dans ledit magasin à outil (24) par un outil de coupe de réserve (95) du même type sur ledit support d'outil (16). 2.- Système de changement d'outil et de pièce selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que ledit support de poignée remplaçable (14) est agencé pour supporter de façon amovible une pluralité de poignées remplaçables (80A, 80B) pour serrer sélectivement une pluralité de pièces à usiner différentes et une poignée remplaçable (80C) pour serrer un outil de coupe (95). 3.- Système de changement d'outil et de pièce selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le robot (13) est agencé de façon mobile entre les première et seconde positions dans un espace entouré par ledit centre d'usinage (10) et lesdits supports (14, 15, 16).