Brevet FR2629377A1 — publié le 19891006

La présente invention concerne une tête porte-mandrin pour machines-outils automatiques, carac- térisée par un agencement particulier des composants de manière à obtenir une unité qui soit extrêmement compacte par comparaison à d'autres unités semblables connues. La tête conformément à l'invention est conçue pour être utilisée dans des machines-outils auto- matiques ou robots, o elle constitue l'élément d'extré- mité effectuant les différentes opérations d'usinage. Comme cela est connu, des dispositifs qui sont utilisés pour un usinage de haute précision dans des cycles répétitifs comportent un outil monté sur un support qui possède plusieurs degrés de liberté et dont les mouvements sont commandés par des moyens électro- niques d'un type connu. Dans certains cas, l'outil est monté sur une tête, ou bien sur une tête porte-mandrin, qui se compose d'une fourche installée à l'extrémité d'un bras pouvant se déplacer autour d'un certain nombre d'axes et sur laquelle est monté un mandrin entrainé électri- quement. Une tête de ce type est décrite, par exemple, dans le brevet U.S. 4 652 190. L'inventon se rapporte à ce type de tête. Le problème qui doit être résolu résulter de la difficulté qui est fréquemment rencontrée lorsque l'outil doit opérer dans un espace limité, et il est alors souhaitable de disposer d'outils ayant les plus petites dimensions possibles. Dans ce type d'équipement, il est néces- saire de pouvoir produire pour l'outil des mouvements autour de différents axes, souvent cinq ou plus, et il en résulte qu'il est nécessaire de prévoir de nombreux dispositifs de transmission dont la taille constitue un obstacle considérable s'opposant à une réduction des di- mensions de l'ensemble. En particulier, pour commander des mouve- ments angulaires du mandrin entraîné électriquement par rapport à la fourche surlaquelle il est monté, on utilise des dispositifs à vis sans fin et roue tangente qui doi- vent obligatoirement être installés à l'intérieur de la fourche de façon à permettre à cette dernière de tourner par rapport au bras porteur. Ce type de transmission est également soumis à une usure accrue par comparaison aux autres composants et il a une rigidité limitée. Il est par conséquent nécessaire de disposer de moyens permet- tant de réduire les dimensions de l'unité dans son en- semble sans nuire à son fonctionnement satisfaisant et tout en conservant simultanément les caractéristiques nécessaires de précision et de rigidité. En conséquence, l'invention a pour but de créer une tête dans laquelle les dispositifs qui assurent- des déplacements angulaires du mandrin entraîné électri- quement par rapport au support se composant des bras de la fourche sont d'une nature telle que la longueur de l'ensemble de l'unité puisse être considérablement ré- duite tout en augmentant simultanément sa rigidité et son rendement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non-limitatif, en référence au dessin unique annexé qui est une vue en coupe partielle d'une tête conforme à l'invention, met- tant en évidence les dispositifs qui transmettent un mouvement au mandrin entraîné électriquement. Une tête conformément à l'invention comprend une fourche 1 montée sur un bras ou coquille de support 2, qui peut tourner autour de son propre axe A-A, et un mandrin entraîné électriquement, désigné dans son en- semble par 3, qui est monté entre les bras de la fourche 1 et qui peut tourner autour d'un axe X-X, qui est per- pendiculaire à l'axe A-A. Le mandrin entraîné électriquement est d'un type connu etnesera par conséquent pas décrit en dé- tail. Des mouvements angulaires du mandrin en- traîné électriquement autour de l'axe X-X sont également commandés par un moteur, non représenté, qui est logé à l'intérieur de la coquille 2 et qui transmet un mou- vement par l'intermédiaire d'un réducteur à engrenages de type connu 4 à un arbre 5, disposé coaxialement à l'axe A-A. Un pignon conique 6, qui est en prise avec une couronne dentée correspondante 7 clavetée sur un arbre 8, est fixé à l'extrémité de l'arbre 5. - L'arbre 8 traverse la base de la fourche 1 en direction d'un des bras de cette dernière o un pignon conique 9, solidaire de l'arbre 8, est en prise avec un pignon conique correspondant 10, qui est solidaire du mandrin 3 entraîné électriquement. Un mouvement est d'abord soumis à une ré- duction sous l'effet du réducteur à engrenage 4 et il est ensuite transmis au mandrin 3 entraîné électriquement au moyen de la paire de pignons de Gleason 6-7 et 9-10. Le moteur et le réducteur à engrenage sont logés à l'intérieur d'une enveloppe 4 qui est soli- daire d'une couronne dentée '11 reliée à son tour à la fourche 1. La base de la fourche. 1 est montée sur l'extrémité de la coquille 2 au moyen d'un bloc de pous- sée 12. Un second moteur, également non-représenté, monté à l'intérieur de la coquille 2, agit par l'inter- médiaire de dispositifs de transmission de type connu sur la couronne dentée 11, en produisant une rotation de la couronne.dentée 11, de la fourche 1 et de l'enveloppe 14 solidaire de celle-ci, autour de l'axe A-A. En conséquence, à la fois le moteur, qui commande les déplacements angulaires du mandrin entrainé électriquement, et les dispositifs qui transmettent le mouvement, tournent autour de l'axe A-A en même temps que la fourche. Lorsque l'unité est assemblée,les positions des arbres 5 et 8 sont réglées, en mettant en place des entretoises fixes si nécessaire, afin d'éliminer tout jeu. Les différents composants mentionnés ci-dessus sont de préférence fabriqués en acier fortement allié pour ob- tenir une plus grande résistance à l'usure. L'agencement des parties qui a été illustré permet d'obtenir les avantages suivants: - les dimensions de la tête sont considéra- blement réduites, en particulier sa longueur, par le fait que le type de transmission ainsi conçu permet de dispo- ser le moteur commandant la rotation du mandrin entraîné électriquement à l'intérieur de la coquille, une grande rigidité est obtenue pour l'en- semble par comparaison à des systèmes de transmission connus à vis sans fin et roue tangente par le fait que les paires correspondantes de couronnes dentées sont en prise avec plusieurs dents et non juste avec une comme précédemment, - le rendement mécanique de la transmission est augmenté à des valeurs supérieures à 80%,par rapport aux 35% précédents, on obtient une unité d'une construction extrêmement simple, se composant de quelques pièces rapidement assemblées et qui est d'un entretien facile. Il est évident que les dimensions et les matières utilisées peuvent être modifiées en relation avec des impératifs d'actionnement. 5. REVENDICATIONS 1. Tête porte-mandrin pour machines-outils automatiques du type comprenant une fourche (1) montée à l'extrémité d'un bras mobile (2) et un mandrin (3) en- traîné électriquement et monté entre les bras de ladite fourche, caractérisée en ce qu'il est prévu des moyens pour produire des déplacements angulaires du mandrin (3), logés à l'intérieur du bras (2) supportant la tête et reliés audit mandrin (3) entraîné électriquement à l'aide d'une transmission comprenant au moins deux paires de pignons coniques (6, 7; 9, 10). 2. Tête porte-mandrin pour machines-outils automatiques, caractérisée en ce qu'il est prévu: - une fourche (1) montée par l'intermédiaire d'un bloc de poussée(12)à l'extrémité d'un-bras mobile (2) solidaire d'une couronne dentée (11) qui est coaxiale avec l'axe dudit bras (2); - un mandrin (3) entrainé électriquement, monté sur ladite fourche (1) au moyen d'un support qui peut tourner autour d'un axe perpendiculaire à l'axe pré- cité et solidaire d'un pignon conique (10); - un mécanisme moteur logé à l'intérieur dudit bras (2) et solidaire de ladite couronne dentée (11); et - des moyens placés dans la base de la fourche (1) et pouvant relier ledit moyen moteur avec ledit support dudit mandrin (3) entrainé électriquement au moyen de deux pignons coniques (6, 7; 9, 10).