Brevet FR2597017A1 — publié le 19871016

La présente invention a trait à des perfectionnements apportés aux machines-outils à tourelle comportant une multiplicité de broches libres commandées une à une par un seul dispositif d'entratnement en rotation et en avance, ladite machine-outil universelle constituant préférablement un centre d'usinage. On connatt des machines-outils du genre en question dont l'entratnement de leurs broches ne s'effectue pas à vitesses variables dans de grandes proportions, si bien qu'il est difficile par exemple de réaliser sur une même machine des opérations de rectification et de fraisage. De plus, le démontage des broches par rapport à la tourelle de la machine-outil est compliqué, de telle sorte qu'on assiste à une perte de temps considérable quand on doit échanger les broches. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remédier à ces inconvénients et à permettre la réalisation d'une machine-outil à tourelle comportant une multiplicité de broches libres qui puissent être entratnees en rotation suivant une gamme très étendue de vitesses, dont la liaison au dispositif d'entraînement soit simple et économique, leur démontage étant particulièrement aisé, sans nuire au bon fonctionnement de l'ensemble. La machine-outil suivant l'invention est remarquable en ce que son dispositif d'entratnement comprend des premiers moyens d'entratner chaque broche à des vitesses variables lentes et rapides, et des seconds moyens d'assujettir le dispositif d'entratnement de chaque broche en fonction de son couple résistant. Le dispositif d'entraînement précité comprend un chariot déplaçable propre à supporter un moteur à haute fréquence couple à un moteur à courant continu à vitesse variable, de manière que l'un ou l'autre de ces moteurs puisse être utilisé en fonction du travail à effectuer. Si celui-ci nécessite une très grande vitesse de rotation de l'outil qui peut dans ce cas être une meule, c'est un moteur à haute fréquence qui entrasse la broche à très grande vitesse.Au contraire, si le travail à effectuer est par exemple du taraudage, c'est le moteur à courant continu à vitesse variable qui entratne la broche. L'accouplement entre l'arbre de sortie du dispositif d'entraînement et la broche est magnétique, dans le cas de grande vitesse de rotation ne nécessitant qu'un faible couple d'entratnement > alors qu'il s'effectue de manière mécanique par crabot si le travail nécessite un couple élevé. Grâce à la présence de l'entralnement magnétique la position angulaire de l'arbre de sortie du dispositif d'entralnement et celui de la broche permet le montage d'au moins un de amovible qui, automatiquement lors de l'approche de l'arbre de sortie et de la broche, est placé en vis-à-vis d'un des créneaux ménagés dans le dispositif d'entratnenent. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre I'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. l est une vue partielle d'une machine-outil comportant application des perfectionnements suivant l'invention. Fig. 2 en est une vue de détail avec arrachement. Fig. 3 illustre la manière d'accoupler mécaniquement l'arbre de sortie du dispositif d'entrainement de la machine-outil suivant l'invention et de chacune de ses broches. Fig. 4 est une coupe partielle de detail montrant la position des éléments d'aimants dans la cloche associee à chaque broche. Fig. 5 est une vue semblable à celle de fig. 4, mais pratiquée sur le plongeur de l'arbre de sortie du dispositif d'entratnement. Fig. 6 est une vue partielle en coupe illustrant la manière de coopérer du plongeur de l'arbre de sortie du dispositif d'entratnement de la machine suivant l'invention et de la cloche associée à chacune de ses broches. Fig. 7 montre l'entratnement en rotation d'une broche grâce au système d'accouplement à aimants. Fig. 8 est une vue semblable à celle de fig. 7, mais illustrant l'entratnement d'une broche par crabot. Fig. 9 est une coupe suivant IX-IX (fig. 2). Fig. 10 en est un détail à une autre position illustrant le démontage du fourreau de la broche correspondante par rapport à la tourelle. La machine-outil illustrée en fig. 1 comprend essentiellement un bâti 1 qui a été représenté partiellement, et par rapport auquel est montée une tourelle 2 portant une multiplicité de broches 3. Les choses sont arrangées de sorte que la tourelle 2 peut tourner de manière à positionner très précisément une broche 3 par rapport à un axe géométrique de travail situe en vis-à-vis d'un dispositif d'actionnement 4 de la broche considérée. On ne reviendra pas sur le système d'indexation de l'orientation de la tourelle 2 qui est bien connu dans la pratique. Le dispositif d'actionnement 4 est monté sur un chariot 5 qui se déplace dans des glissières 6 d'un montant 7 du bâti. Le chariot 5 est pourvu de deux douilles Sa taraudées intérieurement et qui coopèrent avec une vis 8 dont la rotation est assurée par un moto-reducteur 9. Ainsi, la mise sous tension de celul- ci permet la montée ou la descente du chariot 5 et par conséquent le mouvement correspondant du dispositif d'actionnement 4 des broches 3. Le dispositif 4 comprend essentiellement un moteur à haute fréquence 10. L'une des extrémités de son arbre 11 est associée à un embrayage 12 dont l'arbre d'entre porte une poulie 13 reliee par une courroie 14 à une seconde poulie 15 calee sur l'arbre de sortie d'un moteur à courant continu à vitesse variable 16. L'autre extrémité de l'arbre 11 est illustrée en fig. 2. Elle dépasse hors du moteur 10 pour porter un plongeur 17 calé par rapport à cet arbre 11. Le plongeur 17 comporte une partie cylindrique 17a dont la périphérie est garnie d'aimants 18 dont les piles identiques se font face. Un capuchon 19 établi en une matière amagnétique telle que l'acier inoxydable recouvre la partie cylindrique 17a et vient se fixer autour de sa base. Comme illustré en fig. 3, le plongeur 17 comporte encore un plateau circulaire 17b dont la face située à l'oppose du moteur 10 est pourvu d'une couronne crénelée 20. Cette couronne comporte en conséquence une succession de créneaux 20a. On observe en fig. 2 la présence d'un manchon tubulaire 21 entourant l'extrémité de l'arbre 11 ainsi que le plongeur 17 et s'étendant au-delà de celui-ci pour des raisons qu'on expliquera mieux plus loin. La partie supérieure de la partie tournante 3a de chacune des broches 3 est associée à une cloche 22 dont l'alésage intérieur est garni d'aimants 23 dont l'orientation des pôles est opposée à celle des aimants 18. Ces aimants ont particulièrement été illustres en fig. 4. En fig. 5, on voit la partie cylindrique 17a du plongeur 17 dont la peripherie est garnie d'aimants 18 de polarité N et qui sont entoures par le capuchon amagnétique 19. Comme illustre en fig. 6, le plongeur pénètre dans la cloche 22, de telle sorte que les aimants 18 et 23 positionnent relativement le plongeur et la cloche à une position angulaire détermine dans laquelle les aimants de polarité opposée se trouvent face à face. On comprend aisément que si l'on alimente le moteur à haute fréquence 10, sa rotation sera communiquée à la partie tournante 3a de la broche 3 correspondante par la simple force d'attraction des aimants 18 et 23. Bien entendu, ce mode d'entratnement ne peut exister que si le couple résistant de la broche 3 est faible. Si ce couple est important, on monte sur la face extrême d'une bride 22a placée autour de l'extremite de la cloche 22 au moins un dé 24 dont la largeur correspond au jeu près à celle des créneaux 20a. On constitue ainsi un manchon d'accouplement à crabot, qui permet l'emtratnement positif de la broche 3 par l'arbre 11. Dans un mode d'exécution préféré, on utilise deux dés 24 placés de manière diamétralement opposée sur la bride 22a. Du fait de la présence des aimants 18 et 23, et comme on l'a expliqué plus haut, la position angulaire relative de la broche 3a par rapport à l'arbre 11 est telle que ces aimants 18 et 23 de polarités opposées se trouvent en vis-a-vis (fig. 6). Comme les dés 24 sont placés avantageusement dans le même axe que les aimants 23 de la cloche 22, l'introduction du plongeur 17a dans la cloche 22 permet une orientation préalable de cette dernière, de telle sorte qu'une translation de l'arbre 11 assure l'engagement automatique des dés 24 dans les créneaux correspondants de la couronne 20. On peut donc entrainer la broche 3 au moyen du moteur è courant continu 16, de manière que ce dernier transmette intégralement son couple a la broche. On observe que l'extrémité libre du manchon 21 porte une bague 25 à laquelle sont fixés deux vérins diametralement opposes références 25a et 25b. En fig. 2, on note la présence d'un chapeau 26 associe à la partie supérieure du fourreau 27 de chaque broche 3. On a enfin illustré en fig. 9 et 10 la fixation du fourreau 27 de chaque broche par rapport à la tourelle 2. Autour de chaque fourreau est engagE un collier 28 fixé à la face supérieure de la tourelle 2 au moyen de vis 29 qui passent dans des boutonnières en trou de serrure 30. Le collier 28 porte une perforation 28a dans laquelle est engage un verrou 31 chargé par un ressort 32 prenant appui sur un chapeau extérieur 33. L'extrEmitE biseautée vers le haut 31a du verrou 31 pénètre dans une dépression 27a du fourreau 27, de telle sorte que celui-ci est immobilisé par rapport au collier 28. Si on désire démonter une broche 3, il suffit de dévisser les vis 29, de faire tourner le collier 28, afin que les têtes des vis se trouvent en face de la partie élargie des boutonnières 30 et de retirer l'ensemble constitué par la broche elle-même et le collier 28 par rapport a la tourelle 2. Ce verrou n'empêche nullement le déplacement axial de la partie tournante 3a de chaque broche 3, puisqu'un déplacement vers le bas de celle-ci provoque le retrait du verrou hors de la perforation 28a par action du dessus incliné de la dépression 27a sur le biseau 31a du verrou 31. Le fonctionnement est le suivant On ne reviendra pas sur ltentrainement de la partie tournante de chaque broche 3 par le dispositif d'entratnement 4 qui a été explique plus haut en ce qui concerne aussi bien l'entralnement sous couple faible et à grande vitesse que sous couple élevé à basse vitesse. On rappellera simplement que pour les broches qui doivent être entraînées sous un couple élevé, il est nécessaire de prévoir à l'origine le montage des dés 24 sur la bride 22a des broches en question. Pour celles qui doivent être entraînées sous un couple faible et à grande vitesse, les dés ne sont pas montés puisque l'entraînement se fait uniquement par magnétisme. Pour déplacer la broche de haut en bas et vice versa, on alimente le moteur 9 entraînant la rotation de la vis 8, de telle sorte que le chariot 5 effectue le mouvement désiré. Si l'on descend ce chariot par rapport à la tourelle 2, l'extrémité libre du manchon tubulaire 21 vient en appui contre le chapeau 26. A ce moment, les vérins 25a et 25b sont alimentés de manière que leurs pistons viennent pincer la périphérie dudit chapeau. La descente de l'ensemble commence alors par le retrait des verrous 30, si bien que le fourreau 27 coulisse dans son coussinet 2a ménagé dans la tourelle 2. Lorsque l'usinage est terminé, on inverse le sens de rotation du moteur 9, si bien que le chariot 5 remonte.Lorsque la dépression 27a vient en face du verrou 30, l'extrémité de celui-ci s'engage à nouveau dans la dépression 27a du fourreau 27 qui est ainsi a nouveau immobilisé en translation. Les vérins 25a et 25b sont alors contractés pour libérer le chapeau 26, si bien qu'ensuite seul le dispositif d'entraînement remonte, c'est-à-dire que le plongeur 17 se dégage de la cloche 22. Si des dés 24 sont installés sur la broche, ils se séparent de la couronne crénelée 20 et le dispositif d'entraînement prend la position illustrée en fig. 3 par rapport à la broche considérée. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qutà titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. En particulier, le chapeau 26 pourrait être prévu conique, pour améliorer l'assemblage avec les pistons des vérins 25a, 25b. R E V E N D L C A T I o N S 1. Machine-outil à tourelle (2v comportant une multiplicité de broches libres (3) commandées une a une par un seul dispositif d'entratnement (4) en rotation et en avance, caractérisée en ce que le dispositif d'entraînement (4) comprend des premiers moyens (10-16) d'entratner chaque broche (3) à des vitesses variables, lentes et rapides, et des seconds moyens (18-23-20-24) d'assujettir le dispositif d'entrainement et chaque broche (3) en fonction de son couple résistant. 2. Machine-outil suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'entratnemeat (4) comprend un chariot (5) déplaçable verticalement propre à supporter un moteur à haute fréquence (10) couplé à un moteur å courant continu à vitesse variable (16) de manière que l'arbre de sortie (11) dudit dispositif d'entraînement tourne à vitesse très élevée grâce au moteur à haute fréquence (10) sans que le moteur à courant continu (16) ne soit interessé par ce mouvement, tandis que ledit moteur à haute fréquence (10) est entraîné en rotation lorsque c'est le moteur à courant continu (16) qui est menant. 3. Machine-outil suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'extrémité de l'arbre de sortie (11) du dispositif d'entraînement (4) est pourvue d'un plongeur (17) dont la périphérie est munie de plusieurs aimants (18), tandis que l'extrémité supérieure de chaque broche (3) comporte une cloche (22) dans laquelle pénètre le plongeur (17) et dont l'alésage est garni d'aimants (23) de polarité opposée à celle des éléments (18) dudit plongeur. 4. Machine-outil suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le plongeur (17) est entouré par un capuchon amagnétique (19). 5. Machine-outil suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre de sortie (11) du dispositif d'entraînement (4) est pourvu d'une couronne crénelée (20) disposée en vis-à-vis d'une bride (22a) portée par l'extrémité supérieure de chaque broche (3). 6. Machine-outil suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la bride (22a) de chaque broche peut recevoir au moins un dé (24) propre à coopérer avec un créneau (20a) de la couronne (20) afin que l'arbre (11) du dispositif d'entraînement (4) puisse transmettre un couple important à au moins la broche pourvue d'un dé. 7. Machine-outil suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le dé (24) est disposé sur la bride de manière à se trouver en face d'un créneau (20a) quand le plongeur (17a) et la cloche (22) sont orientés magnétiquement. 8. Machine-outil suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'entraînement (4) est pourvu d'un manchon tubulaire (21) entourant l'extrémité libre de son arbre de sortie (11) et s'étendant axialement afin de venir buter contre le chapeau (28) du fourreau (27) de chaque broche (3) lors de lTentrainement de celle-ci en translation. 9. Machine-outil suivant la revendication 8, caractérisée en ce que l'extrémité libre du manchon tubulaire (21) porte deux vérins diamétralement opposés (25a, 25b) dont les pistons viennent en appui contre le chapeau (28) du fourreau (27) de la broche considérée une fois que ladite extrémité est en appui contre ledit chapeau. 10. Machine-outil suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des fourreaux (27) des broches est associé à un collier (28) reposant sur la tourelle (2) par rapport à laquelle il est fixé par des vis (29) traversant des boutonnières en trou de serrure (30), tandis que chaque collier (28) comporte au moins un verrou (31) chargé élastiquement qui maintient le fourreau (27) de la broche correspondante en position haute, mais permet grâce à un biseau (31a) la translation dudit fourreau dans le sens de l'avance de la broche correspondante.