Brevet FR2622491A1 — publié le 19890505

DISPOSITIF DE CHANGEMENT D'OUTIL POUR UNE MACHINE-OUTIL La présente invention se rapporte à une machine-outil comportant une fonction de changement d'outil, et plus particu- lièrement à un dispositif de changement d'outil pour ladite machine-outil, dans lequel est prévu un bras de changement d'outil destiné à la dépose d'un couvercle de protection fixé à l'extrémité avant d'une tête de broche servant à protéger une couronne dentée fixée à l'extrémité avant de la broche d'outil. Lorsqu'un porte-outil rotatif de grand diamètre est maintenu en position par insertion dans un alésage conique de réception d'outil, à l'intérieur d'une broche standard d'outil, la rigidité du porte-outil devient insuffisante,au cours des opérations d'usinage à grande profondeur de passe. Pour cette raison, il est nécessaire d'accoupler l'extrémité de grand diamètre du porte-outil à l'extrémité avant de la broche d'outil au moyen d'un couplage à engrenages, de manière à augmenter la rigidité d'appui du porte-outil. Dans ce cas, le couplage à engrenages se compose de deux couronnes dentées qui sont fixées, respectivement, à l'extrémité avant de la broche d'outil et à l'extrémité de grand diamètre du porte-outil et qui sont disposées de façon à engrener l'une avec l'autre après l'insertion du porte-outil dans la broche d'outil. Afin de protéger les couronnes dentées contre les particules métal- liques qui sont projetées au cours du fonctionnement de la broche d'outil, il est souhaitable de prévoir un couvercle de protection sur l'extrémité de grand diamètre du porte-outil, ce couvercle étant remplacé par un couvercle de protection fixé de façon amovible à la tête de broche pour entourer la 262249.1 couronne dentée sur la broche d'outil, après la dépose du porte-outil. L'un des buts de la présente invention est, en conséquen- ce, de proposer un dispositif de changement d'outil qui soit capable de déposer le couvercle de protection de la tête de broche, au moyen d'un bras de changement d'outil, avant l'inser- tion du porte-outil dans la broche d'outil. Un autre objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif de changement d'outil présentant les caractéristiques précédentes et dans lequel le couvercle de protection du porte-outil est mis en place sans aucune erreur lorsque le porte-outil est porté pour être inséré dans la broche d'outil. Selon la présente invention ces buts et d'autres sont réalisés en prévoyant un dispositif ou mécanisme de changement d'outil pour une machine-outil sur laquelle est montée une tête de broche et oû une broche d'outil est supportée à rota- tion dans la tête de broche pour recevoir un porte-outil stan- dard inséré dans ladite tête. Le dispositif de changement d'outil comporte un bras de changement d'outil agencé pour fixer un couvercle de protection à l'extrémité avant de la tête de broche afin d'assurer la protection d'une-couronne dentée fixée à l'extrémité avant de la broche d'outil et pour déposer le couvercle de protection de la tête de broche afin d'assurer de le remplacer par un porte-outil de grand diamè- tre, le bras de changement d'outil étant en outre agencé pour insérer le porte-outil de grand diamètre dans la broche d'ou- til et pour le déposer de ladite broche d'outil, le porte- outil de grand diamètre comportant une couronne dentée montée pour venir en contact d'engrènement avec la couronne dentée de la broche d'outil et un couvercle de protection formé monobloc avec le porte-outil et destiné à être accouplé à l'extrémité avant de la tête de broche pour assurer la protection des couronnes dentées engrenées l'une avec l'autre, lorsque le porte-outil de grand diamètre a été inséré dans la broche b d'outil. Le bras de changement d'outil du dispositif de change- ment d'outil comporte deux griffes outil présentant chacun une première partie de griffe destinée à venir en contact avec le couvercle de protection et une seconde partie de griffe desti- née à venir en contact avec le porte-outil de grand diamètre. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé ou: - La figure 1 est une vue en coupe d'une tête de broche lorsqu'un porte-outil standard est mis en place par insertion dans une broche d'outil; - La figure 2 est une vue en coupe de la tête de broche lorsqu'un porte-outil de grand diamètre a été inséré, selon l'invention, par un bras de changement d'outil dans la broche d'outil après la dépose d'un couvercle de protection hors de la tête de broche; et - La figure 3 est une représentation schématique du bras de changement d'outil représenté à la figure 2. On a représenté à la figure 1 une tête de broche 10 d'une machine-outil (non représentée), dans laquelle une broche d'outil 11 est supportée à rotation de façon usuelle pour entraîner en rotation un porte-outil standard 12 porté par la tête de broche. La broche d'outil 11 présente, d'une part, un alésage conique 14 formé à son extrémité avant pour recevoir une partie de queue conique du porte-outil 12 et d'autre part, un alésage axial étagé 15 formé à la suite de l'alésage conique 14. Un manchon de guidage 16 est disposé à l'intérieur de l'alésage axial étagé 15 et est retenu en position par contact avec un épaulement annulaire interne de l'alésage 15, afin de supporter axialement et de façon mobile une partie d'encliquetage d'une barre de traction ou tirant 7. Un poussoir 19 vissé dans la partie d'encliquetage de la barre de traction 7 est disposée de façon à repousser vers l'exté- rieur une tige de traction 18 du porte-outil 12 et comporte deux griffes 20 qui sont agencées pour accrocher et tirer la tige de traction 18 du porte-outil 12 lorsque la barre de traction 7 est déplacée vers l'arrière et à libérer la tige de traction 18 du porte-outil 12 lorsque la barre de traction 7 est déplacée vers l'avant. Un jeu de rondelles Belleville 21 est disposé entre l'extrémité arrière de la barre de traction 7 et le manchon de guidage 16, de façon à tirer la barre de traction 7 vers l'arrière par rapport à la broche d'outil 11. Un dispositif à dépincer (non représenté) est prévu sur la face arrière de la broche d'outil 11 pour effectuer le dépla- cement vers l'avant de la barre de traction 7, à l'encontre de la force de traction exercée par les rondelles Belleville 21. Un dispositif à dépincer de ce type est par exemple décrit dans le brevet Américain US-A-4 409 721. Une couronne dentée 23-est fixée à l'extrémité avant de la broche d'outil 11, concentriquement à l'alésage conique 14 de réception d'outil, pour venir en contact d'engrènement avec une couronne dentée correspondante 36 fixée ou rapportée sur un porte-outil 30 de grand diamètre, tel que représenté à la figure 2. La tête de broche 10 présente, à son extrémité avant, une cavité annulaire 10A dans laquelle un couvercle annulaire de protection 24 est disposé de façon amovible, de manière à enfermer la couronne dentée 23 à l'intérieur de la cavité 10A. Le couvercle de protection 24 qui présente une forme permettant son montage et assurant son maintien à l'in- térieur de la cavité 10A, sert à protéger la couronne den- tée 23 des particules et déchets métalliques qui sont projetés au cours du fonctionnement de la broche d'outil 11. Comme représenté à la figure 2, plusieurs tiges radiales 25 réguliè- rement réparties sur la circonférence, sont disposées de façon rétractable à l'intérieur de la partie d'extrémité avant de la tête de broche 10 et sont, chacune, sollicitées radialement vers l'intérieur par un ressort helicoidal de compression 26, afin de maintenir le couvercle de protection 24 en position, en venant en contact avec une rainure annulaire en V prévue dans ce couvercle. Comme représenté à la figure 2, le porte-outil de grand diamètre 30 présente d'une part, une partie axiale centrale 32 munie à son extrémité avant d'un corps d'outil 31 tel qu'une fraise et d'autre part, une tige de traction 33 formée à l'extrémité arrière de la partie axiale centrale 32, et desti- née à être accrochée par les griffes 20 lorsqu'elle est insérée dans la broche d'outil 11. Un manchon conique 34 accouplé de façon axialement mobile à la partie centrale 32 du porte- outil 30, est sollicité vers l'arrière par rapport au porte- outil 30 par un ressort hélicoidal de compression 35 qui vient en appui à son extrémité. Lorsque le manchon conique 34 a été accouplé à l'intérieur de l'alésage conique 14 de la broche d'outil 11, le ressort hélicoidal 35 provoque le contact élastique de la tige de traction 33 du porte-outil 30 avec les griffes 20. La couronne dentée 36 est fixée à une surface d'extrémité arrière du corps d'outil 31 pour venir en contact d'engrènement avec la couronne dentée 23 lorsque le porte-outil 30 a été mis en place par insertion dans l'alésage conique 14 de la broche d'outil 11, de manière à réaliser un accouplement à engrenage constitué des couronnes dentées 23 et 36. Le corps d'outil 31 du porte-outil 30 présente, à sa périphérie, une partie annu- laire de couvercle de protection 30B, formée monobloc avec lui et qui est accouplée à la cavité annulaire 10A de la tête de broche 10 avec un léger jeu afin de protéger les couronnes dentées 23 et 36 des projections de déchets métalliques qui se produisent au cours de la rotation de la broche d'outil 11. On-a représenté à la figure 3 un bras de changement d'outil 40 agencé pour déposer le couvercle de protection 24 de la tête de broche b10, afin de permettre son remplacement par le porte-outil 30 de grand diamètre. Le corps 42 du bras de changement d'outil 40 est fixé à un arbre de-support 41 qui est disposé parallèlement à l'axe de la broche d'outil 11. L'arbre de support 41 est mobile axialement et porté à rota- tion par un corps de support (non représenté) de la machine- outil. Le bras de changement d'outil 40 comporte deux grif- fes 43 formant pince et articulées sur le corps de bras 42 pour saisir de façon sélective le couvercle de protection 24 ou le porte-outil 30 de grand diamètre au cours d'une opéra- tion de changement d'outil. Comme représenté à la figure 2, les griffes à outil 43 comportent chacune à leur surface d'accrochage une saillie en segment de cercle susceptible de venir en contact avec une rainure annulaire 30A prévue à la périphérie du porte-outil 30 et une rainure en segment de cercle 43B susceptible de venir en contact avec une saillie annulaire 24A prévue à la périphérie extérieure du couvercle de protection 24. En outre, l'arbre de support 41 et les griffes à outil 43 sont agencées pour être actionnées par un mécanisme d'actionnement (non représenté) de la façon qui va être décrite ci-dessous. Lorsque le porte-outil standard 13 est mis en place par insertion dans la broche d'outil 11 et est pincé par les griffes 20, le couvercle de protection 24 est maintenu en place par contact avec les tiges radiales 25 sollicitées par les ressorts 26 afin de protéger, en service, la couronne den- tée 23 de la broche d'outil 11. Lorsque l'on souhaite déposer le couvercle de protection 24 de la tête de broche 10 pour le remplacer par le porte-outil de grand diamètre 30, on enlève le porte-outil standard 13 de la broche d'outil 11, de façon classique à l'aide d'un bras de changement d'outil (non repré- senté). On fait ensuite fonctionner l'arbre de support 41 pour faire tourner le bras de changement d'outil 40 jusqu'à une position haute o est réalisée l'opération d'enlèvement d'ou- til. Les griffes à outil 43 viennent ensuite pincer le couver-* cle de protection 24 au niveau de ses rainures en segment de cercle 43B. L'arbre de support 41 est alors déplacé axialement vers l'avant pour extraire de la tête de broche le couvercle de protection 24 pincé par les griffes 43 et est en outre actionné pour faire tourner le bras de changement d'outil 40 jusqu'à une position basse o les griffes d'outil 43 sont actionnées pour libérer le couvercle de protection 24 et l'abandonner sur un dispositif de support approprié (non représenté). L'arbre de support 41 est ensuite actionné pour faire tourner le bras de changement d'outil 40 jusqu'à une position de montage d'un nouvel outil. Après l'enlèvement du couvercle de protection 24, le porte-outil de grand diamètre 30 stocké dans un magasin à outils (non représenté) et indexé à la position de changement d'outil est saisi par les griffes à outil 43 du bras de chan- gement d'outil 40 qui sont actionnées pour pincer le porte- outil 30 au niveau de leurs saillies en segment de cercle 43A. L'arbre de support 41 est ensuite actionné pour faire tourner le bras de changement d'outil 40 vers la position haute o le porte-outil 30 pincé par les griffes 43 est indexé pour être inséré dans l'alésage conique 14 de la broche d'outil 11. Lorsque l'arbre de support 41 est déplacé vers l'arrière pour insérer le porte-outil 30 dans l'alésage conique 14 de la broche d'outil 11, la tige de traction 7 est rétractée par la force de réaction des rondelles Belleville 21, de telle façon que les griffes 20 agissent pour pincer et tirer la tige de traction 33 du porte-outil 30 et pour amener la couronne dentée 36 du porte-outil 30 en contact d'engrènement avec la couronne dentée 23 de la broche d'outil 11. Au cours du proces- sus d'insertion du porte-outil 30 dans la broche 11, le manchon conique 34 est repoussé élastiquement au contact de l'alésage conique 14 de la broche d'outil 11 sous l'effet de la sollici- tation du ressort 35, pour effectuer le centrage du porte- outil 30. Les couronnes dentées 23 et 36 sont ainsi engrenées fermement l'une avec l'autre, et la partie de couvercle de protection 30B du porteoutil 30 est engagée de façon précise dans la cavité annulaire 10A de la tête de broche 10. Après la réalisation d'une opération d'usinage par le porte-outil 30, le bras de changement d'outil 40 est actionné selon une séquence inverse de celle du processus précédent pour déposer le porte-outil 30 de la broche 11 et le-rapporter au magasin à outils et afin de fixer le couvercle de protec- tion 24 à la tête de broche 10. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de changement d'outil pour une machine- outil comprenant une tête de broche montée sur cette machine et une broche d'outil portée à rotation à l'intérieur de la tête de broche pour supporter un porte-outil standard inséré dans cette tête de broche, le dispositif de changement d'outil comportant un bras de changement d'outil apte à fixer un couvercle de protection à l'extrémité avant de ladite tête de broche afin d'assurer la protection d'une couronne dentée fixée à cette extrémité avant et à déposer ledit couvercle de protection de ladite tête de broche pour le remplacer par un porte-outil de grand diamètre, ledit bras de changement d'outil étant, en outre, susceptible à insérer ledit porte-outil de grand diamètre dans ladite broche d'outil et à le déposer de ladite broche d'outil, ledit porte-outil de grand diamètre étant muni d'une couronne dentée qui lui est rapportée pour venir en contact d'engrènement avec la couronne dentée de ladite broche d'outil et d'une partie de couvercle de protec- tion (30B) formée monobloc avec lui pour être accouplée à l'extrémité avant de ladite tête de broche (10) afin d'assurer la protection desdites couronnes dentées (23, 36) engrenées l'une avec l'autre lorsque ledit porte-outil de grand diamè- tre (30) a été inséré dans ladite broche d'outil (11), carac- térisé en ce que ledit bras de changement d'outil (40) comporte deux griffes à outil (43) munies chacune d'une première partie de griffe (43A) destinée à venir en contact avec ledit couver- cle de protection (24) et une seconde partie de griffe (43B) destinée à venir en contact avec ledit porte-outil de grand diamètre (30). 2.- Dispositif de changement d'outil selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que ledit couvercle de protection (24) présente une forme permettant son montage à l'intérieur d'une cavité annulaire (10A) formée à l'extrémité avant de ladite tête de broche (10). 3.- Dispositif de changement d'outil selon la revendica- tion 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un manchon conique (34) est accouplé de façon axialement mobile à une partie axiale cen- trale (32) dudit porte-outil de grand diamètre (30) et est sollicité par un ressort (35) en appui sur cette partie cen- trale (32) de façon à être repoussé élastiquement au contact d'un alésage conique (14) de ladite broche d'outil (11) lors- que ledit porte-outil de grand diamètre (30) a été inséré dans ladite broche d'outil (11).