Brevet FR2628352A1 — publié le 19890915

Tête de machine-outil automatique conçue pour augmenter le nombre des axes de travail de la machine. L'invention se rapporte à une tête de machine- outil automatique conçue- pour augmenter le nombre des axes de travail de la machine. En Particulier, la tête selon l'invention, qui est essentiellement composée d'une fourche montée sur un support mobile, qui possède un certain nombre de degrés de liberté et porte un support d'outil articulé sur el- le, est caractérisée par la présence d'un équipement qui commande la translation et la rotation de l'outil par rapport à son propre axe, quelle. que soit la position prise par ledit support d'outil par rapport à la fourche et à son support. Dans le cas des machines outils automatiques connues, l'outil peut exécuter des mouvements par rap- port à un certain nombre d'axes, le nombre maximum étant de 7. Pour plus de clarté, la figure 1 donne un sché- ma d'une machine-outil de ce type. Cette machine comprend une structure ou colonne 1 qui circule le long d'une base 2; un support 3 por- tant une tête désigné oar 4 est monté sur la colonne. La figure illustre les axes de travail de la ma- chine. La colonne 1 circule dans la direction de l'axe X et peut tourner autour d'un axe B, qui est perpendicu- laire au premier. Le support 3 se déplace le long de la colonne dans la direction d'un axe Y et dans la direction de l'axe horizontal Z, qui est perpendiculaire à Y. L'axe C est le premier axe de rotation de la tê- te et il possède un vecteur parallèle à l'axe Z. L'axe A est le deuxième axe de rotation de la tête et son vec- teur tourne dans des plans perpendiculaires au vecteur de l'axe Z, selon la position de l'axe C. Dans la plupart des machines modernes, l'outil peut se déplacer par rapport à son support ou ensemble- outil 6 selon un axe W coaxial à l'axe Z, lorsque la ro- tation du support d'outil par rapport à l'axe A est de zéro degré. Les détails ci-dessus illustrent l'état de la technique. Toutefois, *il existe des situations d'usinage spéciales dans lesquelles l'outil demande à se déplacer par rapport à un autre axe et, en particulier, dans les- quelles l'outil demande à pouvoir tourner autour d'un axe dont le vecteur coincide avec celui de l'axe W, le mouvement de l'outil devant être commandé avec le maxi- mum de précision. C'est le cas, par exemple, lorsque l'appareil est utilisé comme une main mécanique pour positionner des pièces avec précision, ou lorsqu'on utilise des ou- tils spéciaux tels que des paires de mâchoires, des ou- tils de rivetage, etc. Les machines-outils connues actuellement n'of- -frent pas cette facilité qui est fournie par la tête se- lon l'invention; grâce aux caractéristiques spéciales de son support d'outil, cette tête permet à l'outil d'exécuter des mouvements par rapport à l'axe W et une rotation par rapport à un autre axe qu'on appellera Cl, et qui est parallèle au premier. En particulier, dans la tête selon l'invention, l'outil est monté à l'extrémité d'un arbre creux qui peut se déplacer en translation axiale sous l'action d'un moteur-réducteur qui est à son tour monté sur un support rotatif entraîné par un deuxième moteur-réduc- teur sous la commande d'un transducteur rotatif qui est lui aussi d'un seul tenant avec l'arbre. L'invention sera à présent décrite en détail à titre d'exemple non limitatif, en se reportant spéciale- ment aux dessins annexés sur lesquels: la figure 2 est une vue arrière de l'unité ou- til dans une tête selon l'invention; la figure 3 montre la coupe prise selon l'axe A-A de la figure 2; Dans une tête selon l'invention, le porte-ou- til, qui peut être, par exemple un mandrin électrique ou un autre dispositif de type connu, est fixé à l'extrémi- té d'un arbre creux 7 monté sur des paliers 8 à l'inté- rieur d'un manchon 9. Ce manchon peut circuler sur des guides lisses , dans une enveloppe 11 fixée à la structure 12 du sup- port d'outil, qui est désigné par la référence 6 sur la figure 3. Le support d'outil peut tourner autour d'un axe III-III par rapport aux branches de la fourche support représentée schématiquement sur la figure 2 et désignée par la référence 14. Le manchon 9 est solidaire d'une console 15 qui coopère avec un ensemble écrou 16 et vis 17 à circula- tion de corps roulants, sur la vis étant clavetée une poulie 18. Cette dernière est accouDplée à une poulie 19 entraînée par un moteur 20. Le moteur 20 doit être de préférence du type à courant continu aux terres rares. Le moteur 20 fait tourner la vis 17 sur son axe, en déterminant une translation de l'écrou 16 et, par conséquent, un coulissement axial du manchon 9 et de l'arbre creux 7, ainsi que de l'outil monté sur cet ar- bre. Une couronne dentée 21, également fixée sur l'arbre creux 7, est en prise avec un pignon 22 qui, à son tour, est en Drise avec un pignon 23 d'un moteur-réducteur 24. La hauteur du pignon 22 est suffisante oour permettre à la couronne dentée 21 de circuler le long de ce pignon en accompagnant les mouvements de l'arbre creux 7. Le moteur-réducteur 24 et les pignons 22 et 23 sont montés sur un support 25 (figure 2) qui est articu- lé en 26 sur la structure du support d'outil et soumis à l'action d'un ressort Belleville 27 qui tend à maintenir le pignon 22 pressé contre la couronne dentée 21, pour éliminer tout jeu. L'amplitude de la rotation de la couronne den- tée 21 est détectée par un transducteur rotatif lié à des dispositifs de commande la machine. L'unité travail- le comme suit: Tout d'abord, on positionne la tête par rapport à la pièce, par de mouvements selon 6 axes, puis on dé- place l'outil par rapport aux axes W et Cl. Si, par exemple, la machine est utilisée en qua- lité de main mécanique, il peut être approprié de dépla- cer l'outil par rapport à l'axe Cl, tout d'abord pour l'incliner, puis de commander son avance. Dans ce cas, les dispositifs de commande de la machine activent le mo- teur-réducteur 24 qui, par l'intermédiaire du couple de pignons 22 et 23, entraîne la couronne dentée 21 qui tourne conjointement avec l'arbre creux 7 sur lequel l'outil est monté. L'amplitude de la rotation est détectée Dar le transducteur rotatif. L'action du ressort Belleville 27 sur le sup- port sur lequel le moteur-réducteur 24 et les pignons 22 et 23 sont montés maintient ce dernier pignon pressé con- tre la denture de la couronne dentée 21, en éliminant ainsi tout jeu qui pourrait se manifester, par exemple, sous l'effet d'une usure. Lorsque l'outil a été tourné, on peut commander son avance. A cet effet, on met en action le moteur 20 qui fait tourner la vis 27 par l'intermédiaire du couple de poulies 19 et 18. L'écrou 16, qui est solidaire de la console 15 du manchon 9, circule alors le long de l'arbre, en en- traînant avec lui l'ensemble constitué par le manchon et l'arbre creux 7, qui est lui-même monté à l'intérieur du manchon sur les paliers 8. L'amplitude de la translation dépend naturelle- ment à la fois de la longueur de la vis 17 et de la lon- gueur du pignon 22. La denture de la couronne dentée 21 circule le long de celle du Dignon 22. L'homme de l'art pourra imaginer de nombreuses modifications et variantes, qui doivent toutes être con- sidérées comme tombant dans le domaine de l'invention. R E V E N D IC TIONS S 1 - Tête de machine-outil automatique compre- nant un support principal ou un ensemble-outil princi- pal, articulé dans une fourche'avec un certain nombre de degrés de liberté, ladite tête étant caractérisée en ce que, pour le montage de l'outil, eile contient un arbre creux (7) monté par l'intermédiaire de paliers (8) dans un manchon (9) qui peut coulisser axialement et en ce qu'elle est équipée de systèmes destinés à déterminer une rotation commandée dudit arbre par rapport audit man- chon. 2 - Tête selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un coulisseau (16) qui est en prise avec une vis (17) à circulation de corps roulants est solidaire dudit manchon (9), et en ce qu'il est prévu un équipe- ment à moteur (20, 19, 18) pour faire tourner ladite vis (17) autour de son axe. 3 - Tête selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une couronne dentée (21) solidai- re dudit arbre creux (7) et un équipement.(24, 23, 22) destiné à faire tourner ladit couronne dentée (21) au- tour de l'axe dudit arbre creux (7). 4 - Tête selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit équipement d'entraînement est soumis à l'action de moyens flexibles (27) destinés à le mainte- nir pressé contre ladite couronne dentée (21). - Tête de machine-outil automatique du type comprenant un support principal ou un ensemble-outil principal, articulé dans une fourche avec un certain nom- bre de degrés de liberté, ladite-tête étant caractérisée en ce qu'elle comprend: un manchon (9) monté pour cou- lisser sur ledit support principal (12), un coulisseau (16) solidaire dudit manchon (9) et monté sur une vis (17) à circulation de corps roulants qui est elle-même entrafnée par un équipement moteur (20, 19, 18) monté dans le support principal (12), un arbre creux (7) monté à l'intérieur dudit manchon (9), par l'intermédiaire de paliers (8), une couronne dentée (21) coaxiale audit man- chon et audit arbre creux (7) et solidaire de ce der- nier, un équipement moteur (24, 23, 22) destiné à faire tourner ladite couronne dentée (21) et un équipement des- tiné à commander l'amplitude desdites rotations. 6 - Tête selon la revendication 5, cractérisée en ce qu'elle comprend un moyen flexible (27) destiné à maintenir ledit équipement moteur (24, 23, 22) pressé contre ladite couronne dentée (21).