Brevet FR2568503A3 — publié le 19860207

FR 2568503 A3 19860207 FR 8511718 A 19850731 La présente invention concerne une machine-outil comportant un corps, une broche porte-outil montée à rotation dans ce corps, cette broche porte-outil présentant, à l'une de ses extrémités, un élément de blocage tel qu'un cône de blocage, un moteur d'entratnement accouplé à la broche porte-outil, un dispositif de freinage pour le freinage de la broche porte-outil et un dispositif de blocage rapide d'un outil servant au blocage d'un outil rotatif sur l'élément de blocage, ce dispositif de blocage comportant un dispositif d'actionnement mécanique et une tige de blocage logée dans un évidement axial de la broche porte-outil,cette tige comportant, à l'une de ses extrémités, une tête de blocage coopérant avec l'outil et étant accouplée, à son autre extrémité, au dispositif d'actionnement par l'intermédiaire duquel la tige de blocage est déplacée dans une première direction (direction de blocage) pour assurer le blocage d'un outil et dans une seconde direction (direction de déblocage) pour assurer le déblocage de l'outil. Dans la plupart des travaux d'usinages des métaux, du bois et des matières plastiques on emploie de petites machines-outils qui servent à l'affutage des outils ainsi qu'à certains processus d'usinage particuliers et qui sont à disposition pour toutes sortes de travaux. Ceci a naturellement pour conséquence que telles machines ne sont pas traitées avec le même soin qu'une machine-outil à laquelle est affectée une personne de service déterminée. L'état des outils de telles machines-outils laisse de ce fait beaucoup à désirer. Un autre inconvénient des mnchines-outils connues de ce genre est dû au fait que les outils peuvent être changés difficilement. Il en résulte que certains processus d'usinage tels que l'affutage, par exemple, de fers à rabot, de fraises, d'outils à plaquettes rapportés, sont souvent exécutés avec des outils inappropriés. Naturellement il existe déjà divers dispositifs de blocage d'outils qui permettent un changement rapide de ces outils. Cependant les dispositifs de blocage d'outils connus sont inappropriés pour de petites machines-outils telle que les tourets, les petites scies circulaires et les machines similaires soit pour des raisons de commodité, soit pour des raisons de sécurité. Par conséquent la présente invention a pour but de fournir une "petite machine" du type précité qui soit simple, d'un faible prix de revient et sûre et qui permette un changement rapide de l'outil. A cet effet cet machine-outil est caractérisée en ce que la tige de blocage est sollicitée par un ressort dans la direction du blocage, la tête de blocage et l'outil sont conformés de telle façon qu'en position de blocage du dispositif d'actionnement la tige de blocage prend, sous l'action de la force du ressort, une première position si aucun outil se trouve sur l'élément de blocage, une deuxième position Si un outil se trouve sur l'élément de blocage alors que la tête de blocage ne se trouve pas en prise d'une manière appropriée avec l'outil, et une troisième position si un outil se trouve être bloqué de la manière correcte sur la tête de blocage, et le dispositif d'actionnement comporte des interrupteurs qui autorisent l'entralnement du moteur et la mise hors service du dispositif de freinage uniquement dans la troisième position de la tige. La machine-outil suivant l'invention est bon marché et malgré cela elle permet de changer rapidement les outils d'usinage. En outre elle est avantageusement conçue de telle façon qu'un changement rapide entre des outils différents soit possible. La machine-outil suivant l'invention présente un ensemble d'avantages essentiels par rapport aux machines-outils connues de ce genre. Du fait que les outils rotatifs tels que fraises, disques de ponçage, lames de scie et outils similaires peuvent être rapidement bloqués sur la broche porte-outil ou rapidement enlevés de celle-ci, on peut affecter à chaque membre du personnel qui doit travailler avec la machine-outil précitée, son propre ensemble d'outils pour lequel ce membre du personnel se trouvera être seul responsable. Comme les outilset éventuellement les montures df fixation des pièces à usiner peuvent être changés rapidement, on obtient des conditions de travail optimales. La machine-outil suivant l'invention peut, du fail de ces propriétés avantageuses, être utilisée elle-même poui la fabrication et non pas seulement pour des travaux accessoires. Notamment de nombreux travaux d'ébauchage et d finition n'ont plus besoin d'être exécutés en plusieurs phases opératoires mais ils peuvent être réalisés touz ensemble avec la machine-outil suivant l'invention, les une à la suite des autres avec un blocage unique, du fait qu dans cette phase d'usinage le changement d'outil peut êtrf exécuté rapidement simplement et sûrement. On décrira ci-apràs,à titre d'exemple non limitatif. une forme d'exécution de la présente invention,en référent au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en perspective, prise df l'avant, d'une machine-outil suivant une forme d'exécutior de l'invention. La figure 2 est une vue en coupe axiale d'une partit d'une machine-outil suivant la figure 1 comportant unf broche porte-outil et un dispositif de blocage, ce dispositif de blocage étant représenté en fonctionnement, en position de blocage. La figure 3 est une vue de face prise dans la direction de la flèche A sur la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe axiale correspondant à celle de la figure 2 et elle montre le dispositif dt blocage à l'état débloqué dans lequel l'outil peut êtrt changé. La machine-outil représentée sur les figures dx dessin à titre de forme d'exécution de l'invention comporta un corps 10 présentant une face antérieure sensiblemenl plane 12 dans laquelle est ménagée est une rainure 14 er forme de queue d'aronde afin de recevoir un dispositif (nor représenté) de blocage d'une pièce à usiner. De préférence la machine est pourvue de plusieurs montures différentet pour des dispositifs de blocage de pièces à usiner ayant dee formes différentes si bien que les différents dispositifs de blocage des pièces peuvent être mis en place rapidement suivant les besoins.Par exemple la face antérieure du, corps 10 peut présenter additionnellement une rainure 16 à section droite en T pour la fixation d'un autre dispositif de blocage correspondant. La machine-outil comporte en outre une broche porteoutil 20 qui est accouplée de la manière habituelle, à une extrémité 20a, par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmition, à un moteur électrique non représenté et qui est montée à rotation, par l'intermédiaire de deux roulements à billes 22, dans une partie 12a du corps ou dans un bâti non représenté. A son autre extrémité la broche porte-outil 20 forme un cône de blocage 20b. La broche porte-outil 20 est percée d'un alésage axial dans lequel est engagée une tige de blocage 24 d'un dispositif de blocage d'un outil. La tige de blocage 24 présente une tête de blocage 26 plane à son extrémité voisine du cône 20b. Son autre extrémité est conformée pour constituer une butée réalisée so-us la forme d'une bille trempée 28. La tige de blocage 24 est sollicitée par un fort ressort de compression 30 logé dans l'alésage axial de la broche porte-outil, ce ressort appliquant sous pression la tête de blocage 26 contre le cône de blocage relativement plat 20b. A cet effet le ressort de compression 30 prend appui contre un épaulement prévu à l'extrémité de l'alésage de la broche porte-outil qui est située du côté du cône de blocage, et sur une douille filetée 32 montée sur l'extrémité de la tige de blocage située du côté de la butée, cette douille contribuant également à guider, suivant un mouvement de coulissement axial dans l'alésage de la broche porte-outil, l'extrémité de la tige de blocage située du côté de la butée. La tête de blocage 26 est immobilisée dans une rainure de la broche porte-outil 20 à l'encontre de toute rotation par rapport à la broche porte-outil. Les outils rotatifs, tels que par exemple une fraise 34, sont fixés sur un moyeu 36 qui présente, d'un côté, une portée conique interne qui s'adapte au cône de blocage 20b. De l'autre côté se trouvent deux évidements 38 en forme de secteurs de cercle qui forment des butées d'entrat- nement 40 afin d'assurer un entrainement positif du moyeu par l'intermédiaire de la tête de blocage 26. Par ailleurs le moyeu est percé de part en part d'une ouverture longitudinale 42 à travers laquelle peut passer la tête de blocage 36 lorsque le dispositif de blocage est débloqué (figure 4) pour la mise en place ou l'enlèvement de l'outil solidaire du moyeu.Les évidements 38 qui s'étendent sur environ 900, présentent chacun, à son extrémité proche de la butée 40, un creux additionnel rectangulaire~43 dans lequel vient se loger la tête de blocage 36 lorsque l'outil est bloqué sur la broche porte-outil 20. La tige de blocage 24 est accouplée à un dispositif d'actionnement 44 qui repousse la tige de blocage 24 vers la droite sur la figure 2, à l'encontre de la force du ressort 30, de telle façon que le moyeu puisse tourner par rapport à la tête de blocage 26 et que l'outil puisse être enlevé après rotation de 900 par rapport à la tête de blocage 26 pour permettre la mise en place d'un autre outil et le blocage de celui-ci en position après rotation de 900. Le dispositif d'actionnement 44 est purement mécanique si bien qu'il peut être fabriqué avec un faible prix de revient et qu'il peut fonctionner d'une manière sûre dans des conditions difficiles. Le dispositif d'actionnement 44 est construit de telle façon que la broche porte-outil 20 ne puisse être entraînée que si un outil est bloqué correctement sur la broche porte-outil. En outre le dispositif d'actionnement assure qu'un intervalle de temps s'écoule entre le début de la mise en oeuvre du dispositif d'actionnement pour la libération du dispositif de blocage, et le début effectif du processus de déblocage, cet intervalle de temps étant suffisant pour permettre l'arrêt de la broche porteoutil en toute sécurité.Le dispositif d'actionnement 44 qui peut être actionné par exemple par l'intermédiaire d'une manette pivotante 46 (figure 1), introduit également un retard déterminé entre l'amorçage du process#s. de déblocage par le personnel de service et la libération effective du dispositif de blocage c'est-à-dire le début du coulissement de la tige de blocage 24 vers la droite sur la figure 2. Ce processus se déroule, dans le cas de la forme d'exécution représentée sur les figures 2 à 4, de la manière suivante : le coulissement axial de la barre de blocage 24 est provoqué par un organe de commande réalisé sous la forme d'une came 48 qui présente plusieurs encoches. Dans la position de travail représentée sur la figure 2, laquelle correspond à un outil bloqué de la ma- nière appropriée sur la broche porte-outil, l'extrémité de la tige de blocage formant butée, c'est-à-dire la bille 28 occupe une position telle qu'elle n'est pas accouplée à la came 48. Cette position de la tige de blocage 24 est palpée par un levier 50 qui est disposé, dans la forme d'exécution représentée donné à titre d'exemple, entre la bille 28 et la came 48 et qui est maintenu pressé contre la bille 28 de la broche porte-outil 20, sous l'action d'un doigt 52 sollicité élastiquement. Le levier 50 est pourvu d'un galet 56 sur lequel peut agir la came 48.Cette came 48 présente un premier évidement 48a qui se trouve place en regard du galet 56, dans la position de la came 48 correspondant à l'état de travail de machine-outil, sans qu'il existe aucun contact entre la came 48 et le galet 56. La came 48 présente en outre un autre évidement 48b qui libère, en position de repos de la came 48, un organe d'actionnement 58a d'un interrupteur 58 à contact de repos. Si l'on considère le sens des aiguilles d'une montre, on peut voir que -l'evidement 48a se raccorde à un tronçon de came A-A1 ayant un rayon sensiblement constant qui est supérieur au rayon de la zone la plus profonde de l'évidement 48e et qu'à partir du tron çon précédent s'étend un autre tronçon A1-B le long duquel le rayon augmente progressivement en formant une spirale.A l'endroit de l'évidement 48b se raccord un autre tronçon C-D de rayon suffisant pour pouvoir actionner l'interrupteur 58. La position du levier 50 est captée par deux autres interrupteur 60,62 à contact de repos qui ne sont pas actionnés dans la position de repos du levier 50 qui est représentée sur la figure 2. Les interrupteurs 58,60 et 62 sont branchés en série les uns avec les autres dans le circuit d'alimentation en courant du moteur électrique (non représenté) qui est accouplé à la broche porte-outil 20. Une ouverture d'un ou de plusieurs de ces interrupteurs provoque automatiquement une coupure du circuit d'alimentation en courant du moteur d'entraînement.Ce moteur d'entratnement est avantageusement pourvu d'un frein à ressort qui le freine immédiatement dans le cas de l'apparition d'une coupure de courant. il va de soi que l'on pourrait prévoir un dispositif de freinage d'un autre type qui pourrait freiner la broche porte-outil.20 lorsque l'alimentation en courant du moteur d'entratnement est coupée. Pour le processus de déblocage la came 48 est tournée d'environ 1800 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Ce processus se déroule de la façon suivante : en premier lieu l'interrupteur 58 est actionné par le tronçon de came C-D et il provoque la coupure de l'alimentation du moteur électrique si bien que le frein à ressort devient actif. Pratiquement en même temps le galet 56 du levier 50 vient en contact avec le tronçon de came A-A1. Le coulissement de la tige de blocage vers la droite qui en résulte, n'est toutefois pas suffisante pour libérer la tête de blocage 26 du moyeu 36. Cette situation persiste jusqu'a ce que le galet 56 atteigne le point A1. L'intervalle de temps pour la rotation de la came 48 de l'angle correspondant au tron çon A-A1 est suffisante pour permettre à la broche porte-outil 20 de s'arrêter. Ensuite le levier 50 et par conséquent la tige de blocage 24 sont pressés vers la droite par le tronçon A1-B de la came à rayon croissant jusqu'à ce que la position représentée sur la figure 4 soit atteinte, position dans laquelle la barre de blocage 24 a été repoussée si loin vers la droite que la tête de blocage 26 a libéré le moyeu 36. L'outil 34 peut être alors tourné de 900, conjointement avec le moyeu 36, si bien que la tête de blocage vient occu per la position représentée en tirets sur la figure 3 et que l'outil peut être enlevé du cône de blocage 20b de la broche porte-outil 20. Par suite du pivotement du bras inférieur du levier 50 vers la droite l'interrupteur 60 est par ailleurs actionné si bien que le circuit d'alimentation du moteur est également coupé par cet interrupteur. Si la came 48 est alors ramenée de nouveau dans la position de repos représentée sur la figure 2, sans qu'un outil ait été engagé sur la broche porte-outil, la tige de blocage 24 peut se déplacer un peu plus loin vers la gauche que dans le cas où cn outil a été bloqué, du fait que la tête de blocage 26 n'est plus retenue par le moyeu 36. Le levier 50 est de ce fait pressé vers la gauche si bien que la galet 56 s'engage dans l'évidement 48a et que l'interrupteur 62 est actionné si bien que le circuit d'alimentation en courant demeure coupé, même si l'organe d'actionnement 58a s'engage dans l'évidement 48b de la came 48. Par ailleurs Si l'outil n'est pas engagé d'une manitre correcte, c'est-à-dire si le moyeu 36 nota pas été tourné totalement de 90 , si bien que la tête de blocage 26 n'est pas engagée dans les creux 43 se raccordant aux butées 40, le levier 50 pressé contre la bille 28 sous l'action du doigt 52 sollicité élastiquement ne peut pas revenir dans la position de repos représentée sur la figure 2 si bien que l'interrupteur 60 demeure actionné et que l'alimentation électrique du moteur reste coupée. Grâce aux interrupteurs de sécurité 60 et 62 une remise en marche de la broche porte-outil est uniquement possible si la tige de blocage 24 est engagée effectivement dans sa position longitudinale correcte. En outre le démarrage est uniquement possible si la came 48 se trouve dans sa position de repos et de sortie représentée sur la figure 2 et si l'interrupteur 58 est libéré par l'évidement 48b. REVENDICATIONS 1.- Machine-outil comportant un corps (10), une broche porte-outil (20) montée à rotation dans ce corps, cette broche porte-outil présentant, à l'une de ses extrémités, un élément de blocage (20b) tel qu'un cône de blocage, un moteur d'entratnement accouplé à la broche porte-outil, un dispositif de freinage pour le freinage de la broche porte-outil et un dispositif de blocage rapide d'un outil servant au blocage d'un outil rotatif (34) sur l'élément de blocage, ce dispositif de blocage comportant un dispositif d'actionnement mécanique (44) et une tige de blocage logée dans un évidement axial de la broche porte-outil (20), cette tige comportant, à l'une de ses extrémités, une tête de blocage (26) coopérant avec l'outil (34,36) et étant accouplée, à son autre extrémité, au dispositif d'actionnement (44) par l'intermédiaire duquel la tige de blocage est déplacée dans une première direction (direction de blocage) pour assurer le blocage d'un outil et dans une seconde direction (direction de déblocage) pour assurer le déblocage de l'outil, caractérisée en ce que la tige de blocage (24) est sollicitée par un ressort (30) dans la direction du blocage, la tête de blocage (26) et l'outil (34,36) sont conformés de telle façon qu'en position de blocage du dispositif d'actionnement (44) la tige de blocage prend, sous l'action de la force du ressort, une première position si aucun n'outil se trouve sur l'élément de blocage (20b), unedeuxième position si un outil se trouve sur l'élément de blocage alors que la tête de blocage ne se trouve pas en prise d'une manière appropriée avec l'outil, et une troi sième position si un outil se trouve être bloqué de la manière correcte sur la tête de blocage, et le dispositif d'actionnement (44) comporte des interrupteurs qui autorisent l'entralnement du moteur et la mise hors service du dispositif de freinage uniquement dans la troisième position de la tige. 2.- Machine-outil suivant la revendication 1 caractérisée en ce que la troisième position se trouve comprise entre les première et deuxième positions. 3.- Machine-outil suivant la revendication 2 caractérisée en ce que la tige de blocage (24) peut coulisser axialement, l'outil (34,36) comporte un moyeu (36) qui présente une ouverture percée de part en part (42) pour permettre le passage à travers elle de la tête de blocage (26), deux évidements (38) en forme de secteurs de cercle se terminant chacun à l'endroit d'une surface formant butée (40), ainsi que des creux additionnels (43) à l'endroit des butées (40), creux dans lesquels s'engage la tête de blocage (26), et les interrupteurs (58,60,62) sont disposés de telle façon qu'aucun interrupteur ne se trouve être actionné que si un outil (34,36) se trouve sur l'élément de blocage (20b) et la tête de blocage (26) est tirée dans les creux (43) par le ressort (30). 4.- Mach ina outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que le dispositif d'actionnement (44)'comporte un élément de commande (48) actionné par une personne de service pour le blocage et le déblocage, cet élément de commande (48) coopérant avec QU moins un interrupteur (58) et la tige de blocage (24) de telle façon que l'interrupteur (58) soit actionné immédiatement lors du démarrage d'un processus de déblocage et que la tige de blocage (24) soit déplacée dans la direction de déblocage uniquement après une course déterminée de l'élément de commande (48) suffisante pour permettre l'arrêt de la broche porte-outil (20). 5.- Machine-outil suivant la revendication 4 caractérisée en ce que l'élément de commande est constitué par un corps à courbes de commande, en particulier une came de commande (48) qui présente une partie de courbe de commande (C-D) coopérant avec l'interrupteur (58) et qui actionne cet interrupteur immédiatement après le début du mouvement dans la direction de déblocage, et une deuxième partie de courbe de commande (A-B) coopérant avec la tige de blocage (24), cette seconde partie de courbe comportant un premier tronçon (A-A1) qui ne provoque encore aucun mouvement de déblocage de la tige de blocage (24), et un second tronçon (A1-8) par l'intermédiaire duquel la tige de blocage (24) est déplacée plus loin dans la direction de déblocage. 6.- Machine-outil suivant l'une quelconque des revendications 4 ou 5 caractérisée en ce qu'entre l'élément de commande (48) et la tige de blocage (24) est disposé un levier (50) qui est pressé élastiquement contre la tige de blocage et qui est accouplé avec un dispositif interrupteur (60,62), l'élément de commande présente un évidement (48a) qui libère le levier (50) si l'élément de commande se trouve dans sa position de blocage et si un outil bloqué de la manière correcte se trouve sur l'élement de blocage (20b), et le dispositif interrupteur (60,62) coopérant avec le levier (50) est agencé de telle façon qu'il assure l'alimentation en courant du moteur et la mise hors service du dispositif de freinage uniquement si la tige de blocage (24) se trouve dans la troisième position. 7.- Machine-outil suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le dispositif de freinage est constitué par un frein à ressort associé au moteur qui freine automatiquement ce dernier en cas de coupure du courant d'alimentation. 8.- Machine-outil suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'élément de blocage (20b) de la broche porte-outil (20) est constitué par un cbne plat, la tête de blocage (26), vue dans la direction axiale, présente la forme d'un rectangle étroit, et cette tête de blocage (26) est montée de manière à pouvoir coulisser axialement, sans toutefois pouvoir tourner, dans la broche porte-outil (20).