Brevet FR2567056A1 — publié le 19860110

La présente invention se rapporte à un disposi- tif de blocage d'outil destiné à tenir un outil à une ex- trémité d'une broche principale montée rotative dans une poupée. Un dispositif de blocage d'outil de la techni- que antérieure destiné à bloquer un outil dans une bro- che principale est décrit dans le modèle d'utilité japo- nais, publication n 55-15 942. Ce dispositif de blocage d'outil connu comprend un tirant enfilé dans l'alésage d'une broche principale tubulaire de manière à pouvoir coulisser le long de l'axe longitudinal de la broche principale, et un organe de retenue prévu à une extrémi- té du tirant et pouvant se déplacer radialement et qui comprend une pluralité de billes rigides. Un ressort de blocage est appuyé en permanence sur une portée de res- sort fixée au tirant de manière à solliciter le tirant dans le sens du blocage de l'outilo Un cylindre de déblo- cage destiné à déplacer le tirant dans le sens du déblo- cage de l'outil est prévu à l'autre extrémité de la bro- che principale. Dans ce dispositif de blocage d'outil, étant donné que la portée de ressort sur laquelle le ressort de blocage est appuyé est fixée au tirant0 le ressort de blocage se comprime lorsque le tirant se rétracteo Pour l'extraction d'un outil de la broche principale, le cy- lindre de déblocage est actionné pour libérer l'outil, de façon à pousser le tirant dans le sens de déblocage de l'outil, de sorte que l'outil est ainsi débloqué, après que l'outil a été saisi par un bras de changement d'outil. Ensuite, le bras de changement d'outil avance pour extraire l'outil de la broche principale. Si l'ou- til est débloqué avant que le bras de changement d'outil ne le saisisse, l'outil tombe de lui-même du nez de la broche principale. Pour le montage d'un outil sur la broche princi- pale, le cylindre de déblocage est actionné de manière à rétracter le tirant après que l'outil a été enfilé dans la broche principale par le bras de changement d'outil. Lorsque l'outil a été ainsi bloqué, le bras de change- ment d'outil relâche l'outil. C'est-à-dire que l'outil est débloqué après qu'il a été saisi par le bras de chan- gement d'outil et que l'outil est bloqué après qu'il a été inséré dans la broche principale par le bras de chan- gement d'outil. Ce dispositif de blocage d'outil connu exige donc beaucoup de temps pour l'opération de change- ment automatique d'outil et le bras de changement d'ou- til ne peut pas être actionné à grande vitesse. Le but de l'invention est de réaliser un dispo- sitif de blocage d'outil capable de débloquer un outil avant qu'un bras de changement d'outil ne saisisse l'ou- -til solidement maintenu sur le nez de la broche sans laisser l'outil tomber de lui-même et de libérer l'outil immédiatement après que l'outil a été inséré dans une broche principale par le bras de changement d'outil. En bref, le dispositif de blocage d'outil de la présente invention comprend un poussoir monté pour pou- voir coulisser axialement dans l'alésage de la broche principale montée rotative dans une poupée, repoussé vers l'arrière par une petite force élastique et adapté pour être déplacé axialement pour bloquer ou débloquer un outil placé dans le nez de la broche principale. Un ressort de blocage est prévu pour repousser le poussoir vers l'arrière. Un manchon est prévu à une extrémité du ressort de blocage de manière à être mobile par rapport au poussoir. Des moyens de verrouillage sont formés en- tre le manchon et le poussoir. Les moyens de verrouilla- ge attaquent le poussoir lorsqu'il se déplace dans un sens qui laisse un ressort disposé derrière le manchon se détendre et ils se dégagent du poussoir lorsque ce dernier se déplace dans le sens qui comprime le ressort. Le poussoir est donc maintenu dans la position de rete- nue de l'outil même lorsque le ressort est comprimé et l'outil n'est extrait de la broche principale que par l'action du bras de changement d'outil. Cette construction selon la présente invention retient le poussoir dans la position de retenue de l'ou- til par un ressort faible, même après que la force solli- citant le poussoir dans le sens du blocage de l'outil est supprimée du poussoir par l'action d'un cylindre de déblocage avant que l'outil ne soit saisi par un bras preneur et l'outil est donc ainsi empêché de tomber de la broche principale. L'opération de déblocage de l'ou- til n'a donc pas à être nécessairement combinée à la ma- noeuvre du bras de changement d'outil et, de cette fa- çon, le temps de changement d'outil peut être réduit. La figure 1 est une vue en coupe montrant un dispositif de blocage d'outil selon la présente inven- tion, dans une position de blocage de l'outil; la figure 2 est une vue en coupe de la partie essentielle du dispositif de blocage d'outil de la figu- re 1, dans une position de déblocage de l'outil; et la figure 3 est une vue en coupe de la partie essentielle du dispositif de blocage d'outil de la figu- re 1, dans une position de déblocage de l'outil. Sur la figure 1, on a indiqué en 1 une poupée, en 2 une broche principale montée rotative dans la poupée 1 par des paliers. Un poussoir 4 est enfilé dans l'alésage 3 de la broche principale 2 de manière à pou- voir coulisser le long de l'axe longitudinal de cette broche. Un organe de retenue 5, qui retient une plurali- té de billes 6 tout en leur permettant de se déplacer ra- dialement, est vissé sur une extrémité (l'extrémité infé- rieure sur la figure 1) du poussoir 4. Un manchon 7 est fixé dans l'alésage 3 de la broche et reçoit l'organe de retenue 5 libre en coulissement. L'extrémité libre (l'ex- trémité inférieure sur la figure 1) du manchon 7 possède une partie conique 8 qui laisse les billes 6 s'écarter radialement vers l'extérieur. Un porte-outil 9 est insé- ré dans un trou conique 26 formé dans l'extrémité libre de la broche principale 2. Une queue de traction 10 fait saillie sur l'extrémité arrière du porte-outil 9. Lors- qu'elles sont en contact avec la surface interne du man- chon 7, les billes 6 retenues par l'organe de retenue 5 saisissent la queue 10. Lorsque la partie conique 8 lais- se les billes s'écarter radialement vers l'extérieur, la queue 10 peut passer librement entre les billes 6. Un manchon 11 est ajusté à glissement axial dans l'alésage 3 de la broche principale 2 et revoit le poussoir libre en coulissement axial. Des moyens de ver- rouillage sont formes entre le manchon 11 et le poussoir 4. Les moyens de verrouillage comprennent des billes 14 interposées entre la surface interne du manchon 11 et la surface externe du poussoir 4 et une gorge annulai- re creusée dans la circonférence extérieure du poussoir 4 pour recevoir les billes 14. Le ressort de blocage 12, qui peut être composé, par exemple, de rondelles Belleville, repousse continuellement le poussoir 4 élas- tiquement dans le manchon 11, dans le sens qui tend à bloquer le porteoutil 9, c'est-à-dire vers le haut, sur la figure 1. Lorsque le manchon se déplace dans le sens qui comprime le ressort 12 et qu'il se dégage des moyens de verrouillage, il se déplace par rapport au poussoir 4 et le poussoir 4 reste dans la même position. Une portée de ressort 17 est vissée sur le pous- soir 4 dans une position située en arrière du manchon 11. Un ressort 18 de retenue du poussoir est interposé entre le manchon 11 et la portée de ressort 17. Ce res- sort 18 de retenue du poussoir empêche le porte-outil 9 de se déplacer dans le sens qui libère l'outil et l'empê- che ainsi de tomber spontanément de la broche principale lorsque le ressort de blocage 12 est comprimé par un cy- lindre 15 de déblocage de l'outil pour supprimer la pres- sion qui tend à déplacer le poussoir 4 dans le sens qui bloque l'outil. Le ressort de retenue du poussoir est donc capable d'exercer sur le poussoir 4 une force élas- tique suffisamment grande pour empêcher le porte-outil 9 de tomber spontanément de la broche principale. Le cylindre 15 de déblocage de l'outil est for- me dans un bloc cylindre 19 prévu pour coulisser axiale- ment dans la poupée 1. Un piston 16 est ajusté dans le cylindre 15. Lorsqu'une pression de fluide est transmise à une chambre située en avant du piston 16 (la chambre inférieure sur la figure 1), le bloc cylindre 19 avance (se déplace vers le bas sur la figure 1) pour pousser le manchon 11 vers l'avant de manière que le ressort de blo- cage 12 soit comprimé et que, de cette façon, le porte- outil 9 soit débloqué. Dans cette phase, le piston 16 re- cule jusqu'à ce qu'un organe d'arrêt 16a incorporé dans le piston 16 entre en contact avec une collerette 2a pré- vue à l'extrémité arrière de la broche principale 2o De cette fagon, la poussée qui a pour effet de débloquer l'outil ne porte pas sur les roulements qui supportent la broche principale 2. Un cylindre 20 de poussée du poussoir est formé dans le bloc cylindre 19, coaxialement au poussoir 4. Un piston 21, qui peut pousser le poussoir 4 dans le sens approprié pour libérer l'outil est ajusté à coulissement axial dans le cylindre 20 de poussée du poussoiro Dans le mode de déblocage, dans lequel le ressort de blocage 12 est comprimé, le cylindre 20 est actionné pour pous- ser le poussoir 4 de façon à débloquer de la broche prin- cipale 2 le porte-outil 9 qui est serré étroitement dans le trou conique 26 de cette broche. Le piston 21 se ré- tracte immédiatement après la suppression du blocage en- tre le porte-outil 9 et le trou conique 26 Un cylindre 22 de commande du poussoir est pré- vu à l'extrémité arrière (extrémité supérieure sur la fi- gure 1) de la poupée 1o Un piston 23 est ajusté dans le cylindre 22 de commande du poussoir et est mis en con- tact avec l'extrémité arrière du poussoir 4 pour pousser le poussoir 4 dans le sens approprié pour débloquer l'ou- til. Le cylindre 22 de commande du poussoir est actionné de manière à faire avancer le poussoir 4 alors que le porte-outil 9 est débloqué et que le porte-outil 9 est extrait de la broche principale 2 par un bras de change- ment d'outil. Comme on l'a représenté sur la figure 3, lorsque le poussoir 4 avance, les billes 6 de l'organe de retenue 5 se placent dans une position située au droit de la partie conique 8 et dans laquelle les billes 6 sont libres de se déplacer radialement vers l'exté- rieur, de sorte que la queue de traction 10 du porte-ou- til 9 peut se dégager de l'organe de retenue 5 en coulis- sant. Lorsque le poussoir 4 parvient à une limite avant, les billes 14 tombent dans la gorge annulaire 13 pour verrouiller à nouveau le manchon 11 sur le poussoir 4, afin de maintenir l'état de déblocage de l'outil. Le pis- ton 23 se rétracte immédiatement après que le poussoir 4 a été avancé. Un interrupteur sans contact 24 est prévu pour détecter l'avancement du poussoir 4. Lorsque le poussoir 4 avance, un taquet 25 fixé au poussoir 4 fait passer l'interrupteur sans contact 24 à la position CIRCUIT FERME, ce qui provoque l'émission d'un signal indiquant le mouvement normal du poussoir 4. Un interrupteur sans contact 27 est prévu pour détecter le retrait du pous- soir 4. Il est prévu un interrupteur de fin de course LS1 destiné à détecter l'achèvement de l'opération de blocage et un interrupteur de fin de course LS2 destiné à détecter l'achèvement de l'opération de déblocage. Le mode de fonctionnement du dispositif de blo- cage d'outil selon la présente invention sera décrit dans la suite. Dans l'état représenté sur la figure 1, le porte-outil 9 est bloqué dans le trou conique 26. Le porte-outil 9 est libéré ou débloqué du trou conique 26 avant qu'un bras de changement d'outil ne le saisisse pour l'extraire de la broche principale 2. Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 2, le cylindre de déblocage 15 est tout d'abord actionné pour faire avancer le manchon 11 de façon que le ressort de blocage 12 soit comprimé et que, de cette façon, les bil- les 14 soient dégagées de la gorge annulaire 13, pour li- bérer le poussoir 4 de la pression du ressort de blocage 12, qui pousse le poussoir 4 dans le sens approprié pour bloquer l'outil. Même lorsque le poussoir 4 est libéré de la pression du ressort de blocage 12, il reste retenu élastiquement par le ressort 18 de retenue du poussoir et il ne peut donc pas se déplacer spontanément dans le sens qui tend à débloquer l'outil, ce qui empêche le por- te-outil 9 de tomber de la broche 2. Simultanément avec l'actionnement du cylindre de déblocage 15, le cylindre 20 de poussée du poussoir est actionné pour faire avancer légèrement le poussoir 4 afin de libérer ou débloquer le porte-outil 9 du trou co- nique 26. Lorsque le déblocage du porte-outil 9 dans son trou conique 26 est détecté par l'interrupteur de fin de course LS2, le piston 21 du cylindre 20 de poussée du poussoir se rétracte pour laisser le ressort 18 de rete- nue du poussoir attirer légèrement le porte-outil 9 dans le trou conique 26 de façon que le porte-outil 9 ne frap- pe pas la surface du trou conique 26 et qu'il ne l'endom- mage pas lorsqu'il est saisi par le bras de changement d'outil. Lorsque le déblocage du porte-outil 9 dans le trou conique 26 a été confirmé, le bras de changement d'outil saisit le porte-outil 9 et le fait avancer dans la direction axiale de la broche 2 pour l'extraireo Lors- que le porte-outil 9 est extrait, la queue de traction entraîne le poussoir 4 et, de cette façon; les billes 6 de l'organe de retenue 5 sont amenées à une position située au droit de la partie conique 8 et dans laquelle les billes peuvent se déplacer radialement vers l'exté- rieur. La queue de traction 10 peut maintenant se déga- ger de l'organe de retenue 5. Simultanément avec l'ex- traction du porte-outil 9, le cylindre 22 de commande du poussoir est actionné pour faire avancer le poussoir 4 afin de laisser les billes 6 se déplacer radialement vers l'extérieur. En outre, les billes 14 tombent dans la gorge annulaire 13 pour verrouiller le poussoir 4 sur le manchon 11. Par conséquent, le mouvement de recul du poussoir 4 est restreint par le ressort 18 de retenue du poussoir, pour maintenir l'état de déblocage de l'outil. Ensuite, le piston 23 du cylindre 22 de commande du pous- soir recule pour préparer le dispositif à la réception d'un autre porte-outil 9 dans la broche 2. Dans cet état, le bras de changement d'outil in- sère un autre porte-outil 9 dans le trou conique 26 de la broche 2. La queue de traction 10 du porte-outil 9 passe alors entre les billes 6 de l'organe de retenue 5 et entre en contact avec l'extrémité libre du poussoir 4 pour repousser le poussoir 4 vers l'arrière. Lorsque le poussoir 4 se déplace par rapport au manchon 11, les bil- les 14 se dégagent de la gorge annulaire 13 et, finale- ment, le poussoir 4 est retenu à la position limite ar- rière par le ressort 18 de retenue du poussoir. En même temps, les billes 6 de l'organe de retenue 5 reviennent radialement vers l'intérieur sous l'action de la surface interne du manchon 7 et elles attaquent la queue de trac- tion 10. Dans cet état, le poussoir 4 n'est pas attiré par l'influence du poids du porte-outil 9. Lorsque le porte-outil 9 est inséré dans la broche principale 2 par le bras de changement d'outil, le poussoir 4 est repous- sé vers l'arrière. Le mouvement de recul du poussoir 4 est détecté par l'interrupteur sans contact 27. A ce mo- ment, l'interrupteur sans contact 27 émet un signal qui ordonne au bras de changement d'outil de relâcher le por- te-outil 9. Le cylindre de déblocage 15 est ensuite ac- tionné pour laisser le ressort de blocage 12 attirer le manchon 11 vers l'arrière par sa force élastique. Lors- que les billes 14 s'engagent dans la gorge annulaire 13, la pression du ressort de blocage 12 agit sur le pous- soir 4, de sorte que le porte-outil 9 s'appuie fermement dans le trou conique 26. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D ICATIONS 1 - Dispositif de blocage d'outil destiné à blo- quer un outil sur une broche principale ou à le déblo- quer de cette broche principale, comprenant: une broche principale (2) montée rotative dans une poupée (1), un poussoir (4) enfilé à travers l'alésage (3) de la broche principale de manière à pouvoir coulisser axialement, ce poussoir étant repoussé vers l'arrière par un ressort faible (18) et capable de se déplacer axialement pour bloquer un outil (9) sur la broche principale ou le dé- bloquer de cette broche; un ressort de blocage (12) des- tiné à repousser le poussoir (4) vers l'arrière; un man- chon (11) disposé adjacent à une extrémité du ressort de blocage (12) de manière à pouvoir se déplacer par rap- port au poussoir et des moyens de verrouillage (13, 14) formés entre le poussoir (4) et le manchon (11) de façon à verrouiller le manchon (11) sur le poussoir (4) lors- que le manchon (11) se déplace dans le sens qui laisse le ressort de blocage (12) se détendre et à libérer le manchon (11) du poussoir (4) lorsque le manchon (11) se déplace dans le sens tendant à comprimer le ressort de blocage (12); des moyens de verrouillage (6) qui sont déverrouillés par le mouvement du poussoir (4) dans le sens tendant à comprimer le ressort de blocage (12); et un cylindre de déblocage (15) disposé adjacent au man- chon (11) pour déplacer le manchon à l'encontre de la force élastique du ressort de blocage. 2 - Dispositif de blocage d'outil selon la re- vendication 1, dans lequel la force élastique du ressort faible (18) qui repousse le poussoir (4) vers l'arrière est plus grande qu'une force qui tend à faire tomber l'outil de lui-même de la broche principale (2) et elle est plus petite que la force de traction de l'outil exer- cée par le bras de changement d'outil. 3 - Dispositif de blocage d'outil selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que les moyens de ver- rouillage (13, 14) formés entre le manchon (11) et le poussoir (4) sont constitués par une gorge annulaire (13) ménagée dans la circonférence du poussoir (4), une pluralité de billes (14) capables de s'engager dans la gorge annulaire et un organe de pression destiné à pres- ser les billes élastiquement contre la surface coopéran- te du manchon (11) et en ce que le poussoir (4) est rete- nu à sa position limite avant par l'engagement des bil- les (14) dans la gorge annulaire (13), lorsque l'outil a été extrait. 4 - Dispositif de blocage d'outil selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que le cylindre de dé- blocage (15) est muni de moyens de pression servant à dé- placer le poussoir (4) d'une petite distance dans le sens tendant à libérer l'outil (9), de façon à débloquer la liaison étroite entre l'outil (9) et la broche princi- pale (2) dans le cas o le manchon (11) est pressé pour comprimer le ressort de blocage (12).