Brevet FR2608487A1 — publié le 19880624

Perfectionnements aux changeurs d'outil. Les machines-outils et plus particulièrement les fraiseuses modernes sont maintenant équipées de dispositif assurant automatiquement le changement des outils. Ces dispositifs "changeurs d'outil" sont généralement constitues d'un "bras double" muni à chaque extrémité de pinces capables de saisir les outils, ce bras étant monté rotatif et coulissant sur un axe central lui-même porte éventuellement par un chariot déplaçable entre une position de changement d'outil, proche de la tête porte-outil de la machine et une position de prise ou dépose d'outil dans un magasin, à moins que ce transfert ne soit réalisé par le moyen d'un chariot à manchon qui vient prendre l'outil sur le bras double pour l'amener en position de magasinage ou inversement. Les magasins peuvent avoir des formes diverses mais sont généralement constitués soit par un disque porte-pinces rotatifs , soit par une chaîne sans fin porte-pinces, les axes des outils étant verticaux ou horizontaux Un dispositif de cette nature est décrit au brevet français n 83 ~9244 déposé le 3 Juin 1983 au nom du Centre d'études du fraisage. Dans ce dispositif, le bras double est de type classique , sensiblement plan et monté perpendiculaiment à l'extrémité d'un axe de rotation coulissant qui est fixe en position par rapport au bati de la machine; les axes des pinces d'extrémités sont parallèles à l'axe de rotation et les outils sont orientés dans le même sens ; le changement d'outil s'effectue sur la position verticale, et c'est un chariot à manchon qui assure à la fois le passage de l'outil de la position verticale à la position horizontale et son transfert jusqu'à un magasin dispose latéralement au montant de la machine, magasin dans lequel les axes des pinces sont horizontaux. Néanmoins, cette solution ne convient pas dans tous les cas et notamment lorsqu'il s'agit de machine de grandes dimensions dans lesquelles la table de travail est un banc très long et fixe, la tête portebroche étant montée sur un chariot coulissant hrrizontalement lui-même porte par une console coulissant verticalement sur un montant déplaçable parallèlement a la table. Dans ce cas, en effet, le poste de commande ou se trouve l'opérateur, doit lui-même se déplacer avec le montant et être place à côté de la tête porte-broche et le magasin doit également se déplacer avec le montant, sinon les temps de changement d'outil deviendraient trop élevés. Il devient donc nécessaire de placer ce magasin soit au-dessus du montant ou du chariot portant la tête, soit sur le côté du montant opposé au chariot. Le guidage du montant par rapport au banc ne permet pas, en effet, de placer le magasin en partie basse ; les mouvements de transfert doivent alors contourner le montant par l'avant, ce qui conduit à des mouvements de bras et à des encombrements de dispositif de transfert qui interfèrent avec le volume maximal théorique des pièces à usiner. Pour résoudre ce problème, on a également proposé d'utiliser un bras dont l'axe est perpendiculaire aux axes des pinces et qui est monte sur un chariot se déplaçant entre le montant et la table : cette solution est décrite au brevet français n 81 15587 déposé le 12 août 1981. Elle présente cependant l'inconvénient majeur de conduire à un magasin fixe où les outils sont à axe vertical et qui est placé en partie au-dessus de la table, ce qui est incompatible avec le but recherche, ainsi qu'à une dimension de bras importante. L'invention a pour obJet un changeur d'outil remédiant à ces inconvénients. Le changeur d'outil selon l'invention comprend un bras double/#uenipinces, monté rotatif sur un axe horizontal perpendiculaire aux axes des pinces, celles-ci étant disposées pour recevoir les outils en directions parallèles et de sens opposé, l'axe de rotation étant monté sur un premier chariot mobile en translation dans un guidage fixé sur le montant de la machine entre celui-ci et la table et il est caractérisé en ce que - le guidage s'étend depuis une zone au voisinage de la tête jusqu'à une zone au droit du magasin,-si- tué a distance de la table et dans lequel les outils sont disposés a axe horizontal perpendiculaire å l'axe de rotation du bras double - un second chariot de transfert est prévu muni d'un manchon de prise de queue d'outils d'axe horizontal perpendiculaire a l'axe de rotation du bras double, mobile en translation entre cette dernière zone et une position dans laquelle le manchon est en regard d'une pince de magasin - ledit manchon étant mobile dans le chariot de transfert et susceptible d'un mouvement de va et vient selon son axe ; - des moyens sont prévus pour permettre un déplacement vertical relatif du manchon vers le haut par rapport au bras double. Le cycle de fonctionnement du dispositif est le suivant L'un des bras du bras double étant préalablement muni d'un outil de remplacement, le chariot se déplace vers la position de changement d'outil. La pince de l'autre bras vient prendre l'outil à remplacer. Un déplacement vers le haut de la tête porte-outil assure le dégagement de ltou- til. Une rotation du bras de 180 présente l'outil de remplacement face å la tete qui redescend et le prélève ; le chariot se déplace vers la position de transfert ; au cours de ce déplacement une rotation de 90 du bras double place l'outil en position horizontale face au manchon ; puis le manchon et le chariot de transfert se déplacent vers le magasin pour déposer l'outil et en prendre un autre. Le cycle peut alors recommencer. De préférence a) L'axe de rotation du bras double est parallèle à l'axe des Y de la machine. b) Le guidage de déplacement du chariot portant le bras double est horizontal et parallèle à l'axe des X. c > Le bras double a la forme d'une manivelle dont les extrémités portent les pinces, qui est rotative en son centre sur un axe perpendiculaire à son plan général, les pinces étant disposées de sorte que les outils se placent le long du bras central de la manivelle. L'invention est plus amplement décrite ci-après avec référence au dessin annexé sur lequel on a représenté schématiquement un exemple de réalisation conforme à l'invention. Sur ce dessin Les figures 1 et 2 sont des vues schématiques en élévation et en plan d'une machine munie d'un changeur d'outil selon l'invention Les figures 3 et 4 sont des vues en élévation de face illustrant le fonctionnement du premier chariot La figure 5 illustre le fonctionnement du second chariot Les figures 6 et 7 illustrent en perspective schématique les déplacements de bras et d'outil correspondant aux variantes des figures 3 et 4, et à la figure 5 La figure 8 représente une variante de réalisation du bras. En se reportant a ces figures ,on voit que dans le changeur de l'invention, le bras double comporte un axe i et des bras 2 et 3 montés de part et d'autre de cet axe 1, les axes 4, 5 des pinces d'extrémités 6 et 7 étant perpendiculaires à l'axe 1 et disposées de telle sorte que les outils 8, 9 sont placés parallèlement dans des directions opposées. De préférence, selon les figures 1 à 5, l'écartement des plans des pinces est du même ordre de grandeur que la longueur des outils et la distance entre les axes des pinces et l'axe de rotation est de l'ordre de grandeur du diamètre d'encombrement des outils. Il en résulte un ensemble très compact dont les mouvements balaient le minimum d'espace. Dans ce but, le bras a de préférence la forme d'une manivelle comme représenté figures 1 a 5, l'axe 1 étant dans la partie centrale 25 de la manivelle. La machine prise pour exemple dans les figures 1 a 4 comporte une table (ou banc) fixe 1# de grande longueur, parallèlement 8. laquelle (axe X) se déplace un montant 11 portant une console 12 coulissant verticalement (axe Z > et qui, elle-même, porte un chariot 13 coulissant horizontalement et perpendicu lairement à la table l# (axe Y). Le chariot 13 porte la tête 14 sur laquelle est monté l'outil (non représenté mais symbolisé par l'axe vertical 15). Le poste de travail est situé en 16 au voisinage du chariot 13 et le magasin en 17, de l'autre côté du montant 11. Le caractère mobile de l'ensemble est symbolisé par le plateau 27 et les roues 28. Le changeur selon l'invention est particulièrement adapté à ce type de machine, mais peut également être utilisé sur des machines de conception différente, notamment des machines dans lesquelles le montant 11 constitue un bâti fixe devant lequel la table 1~ est déplaçable. En se reportant à ces figures, on voit que l'axe 1 du bras double est monté horizontal dans un premier chariot 18 mobile en translation dans un guidage 19 fixé sur le montant 11 entre celui-ci et la table 1~ parallèlement à l'axe des X. Ce guidage s'étend selon l'axe des X depuis une zone où l'axe 1 est dans la position Oc, au voisinage de la tête 14 Jusqu'S une zone où cet axe est en position 02 au droit du magasin 17 dans lequel les outils peuvent prendre les diverses dispositions d'axe horizontal schématisées en pointillé -le guidage 19 peut être constitué par des barres ou des rails et la translation peut être réalisée par vérin ou moteur, (figures 3 et 4). Il est prévu un second chariot de transfert 2~ comportant un manchon de prise de queue d'outil 21, ce chariot étant mobile en translation sur un guidage 26 fixe par rapport au magasin 17 et au montant 11, entre une position M11 dans laquelle le manchon 21, est face à la queue de l'outil porté par le bras double position 02 et une position M22 dans laquelle ledit manchon est face à une position d'outil du magasin (position de prise et dépose d'outil). Le chariot de transfert 2# et son manchon 21 et son guidage 26 peuvent être réalisés de façon analogue å ce qui est décrit et représente au brevet français précité n 83.09244 du 3 Juin 1983 et, par conséquent, il n'y a pas lieu de les décrire en détail. Toutefois, à la différence dudit brevet, le manchon 21 ne comporte pas de mouvement de bascule par rapport au chariot mais éventuellement un mouvement de translation verticale M11 Ml, par exemple par vérin. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Pour le changement d'outil, la tête porte-outil 14 est placée en position haute , la queue de l'outil se trouvant dans la position schématisée en 22. Le chariot porte-bras 18 se déplace Jusqu'à la position Oc de l'axe 1 du bras double et la pince supérieure vient prendre le collet de l'outil. La tête 14 est relevée et le bras effectue une rotation de 18~ soit sur place, soit dans une position intermédiaire telle que la position 01. La tête 14 est alors rabaissée Jusqu'à prendre l'outil nouveau dans la position 22 ; puis le chariot porte-bras recule Jusqu'a une position intermédiaire 01. La machine peut dès lors recommencer à travaill#r. Dans la position 01, l'axe 1 effectue une rotation de 9#' qui amène l'outil prélevé sur la tête 14 en position horizontale puis cet axe vient prendre la position 02, l'outil en 23, avec son cône inséré dans le manchon 21, lui-même en position Mîl. Un déplacement relatif vertical du manchon 21 par rapport au chariot 18 du bras double est alors prévu pour dégager la pince hors de l'outil et le déposer dans le manchon 21. Ce déplacement peut être obtenu par un déplacement vers le haut du manchon 21 par rapport au chariot 2# de M11 en 1 par exemple par vérin (figure 3 et figure 5 > . Ce peut également être un déplacement vers le bas du chariot 18 par rapport au guidage 19, par translation ou encore par une rotation de l'ensemble guidage 19 autour d'un axe 24 fixé sur le montant 11 et suffisamment éloigné de la position M11 pour que la pince reste sensiblement verticale au cours de ce mouvement qui mène l'axe du bras de 02 en 03 (figure 4 et figure 1 > . La position de l'ensemble 18, 19 après ce mouvement de rotation est représentée en pointillé sur la figure 4. Les mouvements du chariot 18 peuvent être réalises par vérins ou moteurs. Le chariot 2# avec l'outil porté par le manchon 21 se déplace alors vers le magasin 17 où le manchon 21 vient placer l'outil dans la position M22. Le manchon 21 se dégage ensuite dans la position X2, les mouvements inverses lui permettant de prendre un autre outil et de les transférer au bras double qui se trouve en attente en position 02. Ces mouvement sont illustrés figures 6 et 7. La figure 6 correspond aux figures 1, 2, 3 et 5. Le premier chariot amène l'axe 1 de Oc à 02 avec une rotation de 18e pour le changement d'outil et une rotation de 9# pour amener l'outil en position horizontale après quoi, il est conduit en 23 dans le manchon 21. Le dégagement de la pince est obtenu par un mouvement de Mil à M1 du manchon 21 ; le second chariot entrains ensuite le manchon 21 selon le trajet M1, M22, Jusqu'à mise en place de l'outil dans une pince 17S du magasin 17. Le mouvement M22 M2 assure le retrait du manchon 21 et libère le magasin 17 qui peut venir présenter en 17A une autre pince munie d'un autre outil. La figure 7 correspond aux figures 1, 2, 4 et 5. Elle ne diffère de la figure 6 que par le mouvement relatif du manchon 21 par rapport au bras double pour le dégagement de la pince de ce dernier lorsque l'outil est en position 23. Ce mouvement est obtenu par la rotation 02 03 de l'axe 1 autour de l'axe 24 (figure 4). La figure 8 représente une variante de réalisation du bras double dans laquelle celui-ci est plat ;comme on le voit , le volume occupé et la surface balayée par le bras muni d'outils est augmenté, c'est pourquoi cette variante n'est pas préférée. Revendications 1. Dispositif changeur d'outil pour machineoutil comportant un montant ( portant un chariot muni d'une tête porte-outil (14) et situé devant une table ledit changeur comprenant un bras double (2, 3) muni de #pinces et monté rotatif sur un axe (1) horizontal perpendiculaire aux axes (4, 5) des pinces, celles-ci étant disposées pour recevoir les outils - le guidage s'étend depuis une zone au voisinage de la tête (14) Jusqu'à une zone (23) au droit du magasin - un second chariot de transfert (2~) est prévu muni d'un manchon (21) de prise de queue d'outils d'axe horizontal perpendiculaire a l'axe de rotation du bras double, mobile en translation sur des guidages (26) fixes par rapport au montant 11 et au magasin 17, et parallèle à l'axe 1 entre cette dernière zone (23) et une position dans laquelle le manchon (21) est en regard d'une pince de magasin (17? - ledit manchon (21) étant mobile dans le chariot de transfert (2~) et susceptible d'un mouvement de va et vient selon son axe - des moyens étant prévus pour permettre un déplacement vertical relatif du manchon (21) vers le haut par rapport au bras double (1). 2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de rotation (i) du bras double est parallèle å l'axe des Y de la machine. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guidage de déplacement du chariot portant le bras double est horizontal et parallèle à l'axe des X. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon (21 > est susceptible d'un déplacement de va et vient selon son axe, dans et par rapport au chariot (2~) de transfert. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bras double a la forme d'une manivelle dont les extrémités portent les pinces, qui est rotative en son centre sur un axe perpendiculaire à son plan général, les pinces étant disposées de sorte que les outils se placent le long du bras central (25) de la manivelle.