Brevet FR2578460A1 — publié le 19860912

La présente invention est relative à une tourelle à commande hydraulique destinée, notamment, à recevoir un disque porte-outils devant être positionné successivement et avec une grande précision, selon une séquence prédéterminée, en des emplacements correspondant à des postes de travail. Cette invention s'applique notamment, sans pour autant y être limitée, aux systèmes d'indexage. On sait que, dans une tourelle porte-outils à indexage, deux problèmes essentiels doivent être résolus : d'une part, un dépla#cement précis, d'amplitude variable, du plateau porte-outils, pour l'amener avec une grande précision à l'em- placement qui correspond au poste de travail désiré, et, d'autre part, un verrouillage du plateau dans la position exacte correspondant audit poste de travail. Les tourelles actuellement commercialisées utilisent des systèmes à commande électro-mécanique ou hydraulique, qui exigent une grande précision de fabrication, et qui sont donc couteux. La présente invention se propose d'apporter une tourelle porte-outils utilisant des systèmes hydrauliques pour la commande des rotations et du verrouillage du plateau porte-outils. En conséquence, cette invention concerne une tourelle à commande hydraulique, notamment pour disque porte-outils à indexage automatique, caractérisée essentiellement en ce qu'elle comporte - un moyen de verrouillage hydraulique du plateau rotatif de la tourelle - un moyen pour assurer le centrage, puis le blocage polaire et axial du plateau dans la position désirée, ce moyen à commande hydraulique étant couplé au moyen de verrouillage hydraulique du plateau afin d'obtenir le centrage,le verrouillage, puis le blocage du plateau - un moteur hydraulique pour actionner le moyen de verrouillage,le moyen de cen trage et de blocage du plateau, et entraver le plateau en rotation ; et, - un distributeur hydraulique, placé en aval du moteur, assurant, au travers de vannes, une commande hydraulique permettant d'obtenir le cycle de fonetionne ment suivant a) déverrouillage et déblocage du plateau de la tourelle b) début de la rotation et rotation du plateau, pour l'amener dans la position qui correspond au poste de travail désiré c) arret du mouvement de rotation lorsque le plateau arrive à l'emplacement désiré d) préparation au verrouillage (indexage) et au blocage du plateau e) centrage axial et polaire, puis blocage du plateau en position voulue, suivis du verrouillage. Selon l'invention, le moyen de verrouillage hydraulique du plateau se présente sous la forme d'un verrou constituant 1V extrémité de la tige d'un vérin hydraulique à double effet, qui vient se positionner dans un logement ménagé à la périphérie d'un disque d'indexage sur lequel est monté le plateau de la tourelle, ce disque comportant un nombre de logements pour le verrou qui correspond au nombre de positions d'indexage désirées. Selon une autre caractéristique de cette invention, le plateau est monté à rotation sur des paliers, par exemple à aiguilles, avec un jeu déterminé, et le centrage est obtenu, d'une part, par des portées coniques sur le plateau, et, d'autre part, à l'aide d'un vérin double effet dont le piston mobile est muni, sur sa périphérie externe, d'une portée conique, lesdites portées coniques coopérant respectivement avec des portées de profil correspondant prévues sur le bâti fixe de la tourelle, pour assurer le centrage axial et radial, puis le blocage du plateau, par rattrapage dudit jeu des paliers. Selon une autre caractéristique de cette invention, le distributeur assurant la rotation du plateau, puis son arrêt dans une position précise, comporte au moins un cylindre rotatif, muni de lumières et de trous, assurant un codage direct de la position du plateau, des vannes à tiroir assurant l'alimentation hydraulique des voies constituées par lesdites lumières et lesdits trous. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés, qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins - la Figure 1 représente, de façon schématique, une tourelle à commande hydraulique selon l'invention, en coupe axiale longitudinale ; - les Figures 2 à 6 sont des vues similaires à la Figure 1, montrant les positions successives du fonctionnement de la tourelle ; - la Figure 7 est un schéma illustrant la commande de l'alimentation du cylindre rotatif du distributeur hydraulique - la Figure 8 est une vue schématique, en plan, du plateau de la tourelle et, - la Figure 9 est un tableau donnant les positions du plateau en fonction des vannes d'alimentation du distributeur. En se référant à la Figure 1, on a schématisé par 0-0', l'axe de la broche d'un tour auquel s'applique, de façon non limitative, la présente invention. En 10, on a représenté le disque porte-outils, avec ses outils 12, 12'. Dans cet exemple de réalisation, le disque comporte huit positions d'indexage, numérotées de O à 7 (voir la Figure 8). Le disque 10 est monté sur un ensemble rotatif,constituant le plateau de la tourelle, qui comprend une broche 14, un disque d'indexage 16 (rapporté ou non ), cet ensemble rotatif tourillonnant sur des paliers 20, 20', par exemple à aiguilles, dans le bâti fixe 22 du dispositif. Le disque d'indexage 16 comporte un certain nombre de logements 24, répartis régulièrement sur sa périphérie extérieure (voir la Figure 8), chaque logement, en forme d'encoche, correspon dant à umie position d'indexage du disque porte-outils 10.Chaque logement est conçu de façon à recevoir un verrou 26, qui sera décrit en détail ci-après. La partie cylindr:ique du plateau 14-16 de la tourelle est entraînée par l'intermédiaire d'une couronne dentée hèlicoidale réversible 28, 'prévue sur la périphérie extérieure d'une pièce cylindrique 30 calée sur le plateau, cette couronne étant elle-meme mise en rotation par un pignon, schématisé en 32. Dans la pièce cylindrique 30, on ménage une capacité étanche 34, délimitée entre les parois de cette pièce cylindrique 30 et une plaque en forme de disque 36, un piston mobile 38 étant positionné, sans jeu par rapport au plateau, dans cette capacité 34. Le piston 38 comporte une tige 38' dont l'extrémité présente un profil périphérique tronconique 40, pouvant coopérer avec un profil correspondant prévu sur la partie de bâti 22 en regard de cette extrémité, comme on le voit clairement sur la Figure 1. Cet ensemble constitue un vérin hydraulique à double effet qui, ainsi qu'on le décrira ci-après, permet d'assurer le centrage et le blocage radial et axial du plateau 10 en position d'indexage, par rattrapage du jeu prévu dans les paliers 20, 20'.De même, la broche 14 comporte une portée périphérique conique 14' coopérant avec une portée correspondante du b ti 22. t'arbre 42 sur lequel est montée la pièce cylindrique 30 comporte, à son extrémité opposée à celle du plateau, un système d'aimant 44 coopérant avec un disque magnétique de détection 46 pour obtenir une détection et un repérage de la position occupée par le plateau 10. Le moyen de verrouillage du disque 16 se présente sous la forme d'un vérin hydraulique à double effet, dont le piston 48, logé dans un cylindre 50, comporte une tige 52 dont l'extrémité en saillie est munie du verrou 26 coopérant avec les encoches, telles que 24, du disque d'indexage 16. Le système de commande hydraulique comprend : une pompe hydraulique 54, utilisée comme moteur, qui alimente les différents vérins et commande la rotation du plateau par l'intermédiaire du système pignon 32-couronne dentée 28 ; une vanne de commande principale 56, alimentée par une pompe 58 ; un clapet à piston à rappel par ressort 60 ; deux clapets à piston à rappel hydraulique 62, 64 ; un distributeur rotatif codeur 66, comportant au moins un cylindre rotatif 67 muni de Inrspguas et de trous, assurant le codage direct de la position du *plateau, les scies constituées par les lumières et les trous étant alimentées par des vannes tiroirs I, Il, III (voir la Fig. 7). Le nom,rbre de lumières par piste, sur le cylindre rotatif 67 du distributeur, es; fonction du nombre et de la position angulaire des positions d'indexage deFirées pour le ^plateau 10. Dans cet exemple de réalisation7 conçu pour obtenir huit position' d'indexage, numérotées de O à 7 (Figure 8), le cylindre rotatif comporte respectivement, sur sa surface, dans des plans différents perpendicumires à son axe longitudinal : une lumière 69s s'éreadantsur 1800 9 deux lumières 67", s'étendant chacune sur 900, et quatre lumières 67"' s' étendant chacune sur 450 (voir la Fig. 7). On notera que les positions angulaires d'indexage du plateau et leur nombre peuvent être modifiés en faIsant varier les longueurs des alésages constituant les lumières du cylindre 67. Pour augmenter la précision, on peut prévoir par exemple, pour 16 positions, deux cylindres à 2 pistes, de une et deux lumières, l'un de ces cylindres tournant quatre fois plus vite que 11 autre. On décrira maintenant le fonctionnement du dispositif objet de la présente invention, en partant de la position illustrée par la Figure 2, qui correspond à un départ du cycle permettant de passer d'une position d'indexage du plateau porteoutils 10 à la position suivante recherchée. A - La première opération consiste à débloquer le plateau 10, c'est-à-dire l'en semble rotatif 14-16. Sur la Figure 2, les traits interrompus schématisent la circulation du fluide hydraulique à pression élevée (fluide de commande), et les traits mixtes schématisent la circulation du fluide hydraulique à faible pression (échappement). La vanne de commande principale 56 est alimentée par la pompe 58, de façon à admettre simultanément le fluide hydraulique dans la capacité 50' du moyen de verrouillage du disque 16 du plateau porte-outils 10,et dans la capacité 34t. La pression hydraulique, dans la capacité 50', repousse le piston 48 et dégage le verrou 26 de l'encoche 24 du disque 16. Parallèlement, la pression, dans la capacité 34' du cylindre, repousse le piston 38 vers la droite, en regardant la Figure 2, ce qui écarte les portées coniques 40 et 14', prévues respectivement à l'extrémité de la tige 381 du piston 38 et sur la tourelle 14, des portées correspondantes en regard, prévues sur le bâti fixe 22. L'ensemble rotatif 14-16 est donc libre en rotation sur ses paliers 20, 20'. Simultanément, pour obtenir la position d'indexage suivante, différente de la présente position, une, deux ou trois vannes à tiroirs I, Il, III du distributeur 66 sont commandées pour changer d'état. te changement va auto- riser à nouveau l'écoulement du fluide de commande passant au travers du moteur 54. On notera que, pendant le déroulement de ce cycle de déverrouillage et de déblocage du plateau 10, le moteur 54 n'est pas alimenté, le piston du clapet 60 étant en butée sous l'action de son ressort, et lajutage 60 de ce piston étant obture par le corps du clapet. var contre l'ajutage 62' du clapet 62 est dans une position qui permet le retour du fluide hydraulique à la bâche 70. B - ta seconde phase du cycle de fonctionnement consiste à entratner en rotation le plateau porte-outils 10, donc l'ensemble rotatif 14-16, pour l'assener dans la position d'indexage suivante. On se réfère à la Figure 3, sur laquelle on a adopté la même convention que ci-dessus en ce qui concerne les pressions hydrauliques de commande (Pression élevée de commande ~ traits interrompus ; Pression d'échappe ment I traits mixtes). Le verrou 26 est maintenu libéré par la pression élevée dans la capa cité 50' du vérin de verrouillage, et le piston 38 du moyen de centrage et de blocage du plateau 10 est également libéré par la haute pression dans la capacité 34'. L'ensemble rotatif constitué par le plateau 10, le disque d'in- dexage 16, le tylindre 30 et l'arbre 42, est donc libre en rotation. Le mo teur hydraulique 54 est alimenté à haute pression par la vanne de commande principale 56, l'ajutage 60' du clapet 60 étant libéré pour permettre cette alimentation. Le pignon 32 fait tourner la couronne dentée 28. La rotation est maintenant contrôlée par le distributeur codeur 66, au travers des vannes à tiroir I, Il, III, alimentées en pression de la façon représentée sur la Figure 7. Les positions respectives du cylindre 67, sché matisées sur cette Figure, montrent les pistes ou voies pour le passage du fluide hydraulique, celui-ci circulant depuis le moteur 54, en passant au travers des lumières et des trous du cylindre sélectionnés par les tiroirs en fonction de la position d'indexage recherchée. Sur cette Figure 7, le cylindre 67 est représenté arrêté, la position 0 ayant été obtenue. Le ta bleau, Figure 7, donne les positions du plateau en fonction des positions des vannes I, Il, III, exprimées en codage binaire.Ce tableau montre que l'on peut obtenir huit positions avec trois vannes ; de même, on obtiendrait seize positions avec quatre vannes, etc. On peut prévoir d'autres types de codage. En fait, chaque vanne I, Il, III ouvre le trou 0 ou 1 du cylindre 67,et la position d'arrêt correspond à celle pour laquelle les trous ouverts se trouvent fermés par les parties massives du cylindre rotatif 67. A la fin de sa rotation, le plateau 10 a atteint la position d'indexage voulue, il est fixé progressivement par la fermeture effective des trois trous précédemment ouverts du cylindre, et sa rotation est terminée (Fig. 4). Le mo teur 54 s'arrête, la pression, dans le circuit du distributeur (traits mixtes T) tétant, lors du freinage du distributeur, supérieure à la pression admise par la vanne 56. La position du plateau, à l'emplacement d'indexage désiré, est alors détectée par le détecteur 44, qui est conçu de façon à agir sur la vanne de commande principale 56. Le verrou 26 est toujours dégagé, et le moyen de blocage et de centrage axial et radial du plateau est toujours en service. C - La troisième phase consiste à préparer le blocage du plateau dans la position d'indexage qui vient d'être atteinte (Figure 5). La vanne de commande principale 56 est inversée par le détecteur 44, le moteur 54 est arrêté, et le distributeur rotatif 66 est hors service. La pression du fluide hydraulique commence à être admise dans la capacité 50 du moyen de verrouillage du disque 16, ce qui rapproche le verrou 26 de lten- coche correspondante 24 de ce disque, et la pression passe dans la capacité 34 du cylindre 30 au travers du limiteur de débit 68, ce qui initie le dépla cement du piston 38 du moyen de centrage et de blocage du plateau. Au cours de cette phase, on annule l'effet de blocage du moteur 54. Celui-ci peut tour ner à volume constant (il est en quelque sorte en 1,court-circuit1, - traits mixtes doubles T'), lors de l'introduction du verrou 26, qui occasionne une légère rotation de l'ensemble rotatif.Par ailleurs, l'introduction du ver rou 26 provoque une légère excentration de I1 ensemble rotatif, grâce aux jeux des paliers. D - La quatrième et dernière phase consiste à réaliser le centrage axial et po laire du plateau porte-outils, puis le verrouillage de celui-ci (Figure 6). Durant cette phase, le moteur 54 est toujours inutilisé, et le distribu teur rotatif 66 est également toujours hors service, les trous du cylindre 67 étant fermés. Les capacités 50 et 34 continuent à recevoir la pression du fluide hydrau lique délivrée par la pompe 58, par l'intermédiaire de la vanne de commande principale 56. Le piston 38 se déplace vers la gauche, en regardant la Figure ó, et la portée conique 40 de la tige 38' du piston vient s'appliquer contre la portée correspondante du bâti 22. De même, la portée conique 14' vient s'appuyer contre sa portée correspondante. Parallèlement, le verrou 26 recule, la pression étant maintenue dans son cylindre. On réalise ainsi simultanément le centrage axial et polaire du disque 16, et donc du plateau porte-outils monté sur la tourelle 14. L'axe du plateau porte-outils occupe la position désirée, et l'ensemble rotatif est maintenu immobile par le verrou 26. La présente invention peut s'appliquer à tous les dispositifs dans lesquels on veut réaliser avec précision des mouvements tournants, et notamment au changeur d'outils, objet du brevet français n0 83 09 683, déposé le 10 juin 1983 par la Société 'Industries et Services Lacombe taux Il demeure bien entendu que cette Invention n1 est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté ici, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Tourelle rotative a commande hydraulique, notamment tourelle porteoutils à indexage automatique, caractérisée en ce quelle comprend - un moyen de verrouillage hydraulique (24, 26, 52) du plateau rotatif de la tourelle - un moyen (30, 38, 40) pour assurer le centrage, puis le blocage polaire et axial du plateau dans la position désirée, ce moyen, à commande hydraulique, étant couplé au moyen de verrouillage du plateau afin d'obtenir le centrage, le verrouillage, puis le blocage de ce plateau - u oteur hydraulique (54) pour actionner le moyen de verrouillage du plateau, le moyen de centrage et de blocage de ce plateau, et pour entraîner en rotation ce plateau ; et, - un distributeur hydraulique (66), placé en aval du moteur (54), assurant, au travers de vannes, la commande hydraulique selon le cycle de fonctionnement suivant a) déverrouillage et déblocage du plateau de la tourelle ; b) début de la rotation, puis rotation du plateau, pour l'amener dans la position qui correspond à l'emplacement désiré, tel que le poste de tra vail désiré c) arrêt du mouvement de rotation de la tourelle lorsque le plateau atteint l'emplacement désiré d) préparation au verrouillage et au blocage du plateau ; e > centrage axial et polaire, puis blocage du plateau en position, suivis de son verrouillage. 2 - Tourelle selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de verrouillage hydraulique du plateau rotatif est réalisé sous Ia#forme d'un verrou (26) constituant l'extrémité de la tige (52) d'un vérin hydraulique à double effet, qui vient se positionner dans un logement (24) ménagé dans la partie périphérique externe d'un disque d'indexage (16) sur lequel est monté le plateau de la tourelle, le disque comportant autant de logements (26) que de positions d'indexage désirées poisr le plateau. 3 - Tourelle selon l'une des reve#dications 1 ou 2, caractérisée en ce que le plateau rotatif (16) est monté à rotation sur des paliers (20, 20r3, avec un jeu déterminé, et en ce que le centrage est obtenu, d'une part par des portées coniques (14') sur le plateau, et, d'autre part, à l'aide d'un vérin double effet dont le piston mobile (38) est i2##i, sur sa périphérie (38'), d'une portée conique (40), lesdites portees coniques (14', 40) coopérant respectivement avec des portées de profil co#respondant, prévues sur le bâti fixe (22) de la tourelle, le centrage axial et polaire du plateau et son blocage étant assurés par le rattrapage du jeu des paliers, lors de l'admission de la pression hydraulique dans ledit vérin. 4 - Tourelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le mouvement de rotation est transmis au plateau (14, 16) par l'intermédiaire d'un système pignon (32) mu par le moteur hydraulique (54)couronne dentée hélicoldale réversible (28), disposée sur la surface périphérique externe du cylindre (38) du vérin de centrage sur lequel est calé l'ensemble rotatif (14, 16) constituant le plateau de la tourelle. 5 - Tourelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, carat térisé en ce que le distributeur (66go assurant la rotation du plateau (14, 16), puis son arrêt dans une position précise, comporte au moins un cylindre rotatif (67) muni de lumières et de trous assurant un codage désiré de la position du plateau et un freinage progressif et précis du plateau, des vannes à tiroir (I, Il, III) assurant une alimentation hydraulique des voies constituées par lesdites 1u- mières et lesdits trous du cylindre. 6 - Tourelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, pour augmenter la précision, on prévoit une pluralité de cylindres rotatifs dans le distributeur, Ces cylindres étant entratnés à des vitesses de rotation différentes afin d'obtenir le codage désiré. 7 - Tourelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ensemble rotatif (14, 16) qui constitue le plateau de la tourelle est muni d'un dispositif de détection de position angulaire (44, 46), repérant la position occupée par ledit plateau et agissant sur la vanne de commande principale (56) pour inverser cette vanne lorsque la position d'indexage voulue a été atteinte, permettant ainsi d'assurer le blocage du plateau dans cette nouvelle position.