Brevet FR2651708A1 — publié le 19910315

La présente invention concerne un dispositif changeur d'outils pour machine-outil comportant une broche porte-outils à serrage automatique. On connaît différents dispositifs changeurs d'outils qui permettent de prendre en charge un outil et de le mettre en place automatiquement sur une broche de machine-outil. Habituellement, ces dispositifs portent des robots, ce qui les rend coûteux et relativement lents. Pour pallier ces inconvénients, la présente invention se propose de mettre à disposition des industries mécaniques, un dispositif changeur d'outil caractérisé en ce qu'il comporte un magasin d'outils destinés à l'usinage de pièces de mécanique et adaptés à ladite broche porte-outils, ce magasin comprenant au moins deux organes mobiles agencés pour porter chacun un outil et étant associé à des moyens d'entraînement pour le déplacer de telle manière que lesdits organes puissent se trouver dans au moins une position d'attente et une position de mise en place de l'outil correspondant dans ladite broche porte-outils, ces moyens d'entraînement étant gérés par des moyens de commande pour contrôler leur activation. Selon un mode de réalisation préféré, ledit magasin comporte un support rotatif autour d'un axe parallèle à l'axe de la broche porte-outils, et lesdits organes mobiles comportent des pinces agencées pour maintenir lesdits outils dans une position prédéterminée permettant leur prise en charge par ladite broche porte-outils. Selon ce même mode de réalisation préféré, lesdits moyens d'entraînement comportent un premier mécanisme pour déplacer le magasin selon un mouvement de translation et un deuxième mécanisme pour déplacer ce magasin selon un mouvement de rotation autour de son axe. Ledit premier mécanisme peut comprendre une roue portant une butée excentrée, ladite roue étant entraînée en rotation par un vérin rotatif hydraulique commandé par lesdits moyens de commande et ladite butée étant en appui contre deux faces rectilignes opposées d'une pièce solidaire d'un chariot portant ledit magasin. Selon une variante particulièrement avantageuse, les deux faces rectilignes opposées définissent les bords d'une gorge rectiligne ménagée dans une pièce et diposée dans une direction perpendiculaire à la direction de déplacement du chariot. Selon une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse, les deux faces rectilignes opposées constituent les deux bords en regard de deux réglettes disposées parallèlement et dont l'espacement est sensiblement égal au diamètre de ladite butée excentrée. De manière préférentielle, ledit deuxième mécanisme comporte une couronne dentée solidaire dudit support rotatif du magasin, un pignon d'entraînement en prise avec ladite couronne dentée et monté sur un arbre rotatif, un moteur-réducteur d'entraînement, un accouplement limiteur de couple et un mécanisme d'indexage entre ledit motoréducteur et ledit arbre rotatif. Ledit mécanisme d'indexage défini ci-dessus comporte de préférence deux doubles cames. Selon une forme de réalisation préférée, lesdites pinces comportent deux branches mobiles définissant une ouverture dont le diamètre, lorsque la pince est fermée, correspond sensiblement au diamètre des outils. Ces pinces comportent avantageusement un dispositif de verrouillage pour bloquer les branches en position fermée lorsqu'elles serrent un outil. Selon une forme de réalisation préférée, les organes de commande des moyens d'entraînement sont agencés pour engendrer les déplacements suivants, à chaque cycle de changement d'outil déplacement en rotation du support pour amener une pince libre et en position ouverte à la verticale de la broche porte-outils, déplacement en translation du chariot portant ledit support pour amener ladite pince en position de prise en charge de l'outil, fermeture de la pince suivie de la libération de l'outil par le dispositif de desserrage automatique, recul de la broche porte-outil, rotation du support pour amener un autre outil en position de prise en charge par la broche, avance de la broche, ouverture de la pince et libération de l'outil préalablement pris en charge par la broche, déplacement en translation du chariot portant le support du magasin. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé, dans lequel la figure 1 représente une vue schématique du dispositif de l'invention positionné par rapport à une machine-outil, la figure 2 représente une vue en perspective, partiellement éclatée, illustrant le dispositif changeur d'outils selon l'invention, dans sa forme de réalisation préférée, la figure 3 représente une vue en élévation latérale du dispositif de l'invention, - la figure 4 représente une vue en élévation frontale du dispositif de l'invention En référence aux figures, le dispositif 10 est monté sur une machine-outil ou plus particulièrement est associé à un module d'usinage 11 qui peut être un module de tournage, de fraisage, d'alésage, de perçage ou similaire.Le dispositif changeur d'outils est monté de telle manière que son axe 12 soit parallèle à l'axe 13 du module d'usinage 11 et que les outils 14 montés dans le magasin 15 puissent être amenés, par des moyens décrits par la suite, dans une position telle que leur axe 16 coïncide avec l'axe 13 du module d'usinage. Comme le montre la figure 1, le module d'usinage est conçu de telle manière que sa broche porte-outils 17 puisse être déplacée axialement dans le sens de la double flèche A, de telle manière qu'elle puisse prendre en charge un outil 14 du magasin 15, préalablement a#pporté dans la position adéquate. La figure 2 représente une vue plus détaillée du dispositif changeur d'outils 10. Ce dispositif comprend essentiellement le magasin d'outils 15 ayant la forme d'une pièce circulaire rotative autour de son axe, un chariot 18 mobile en translation selon un axe vertical schématiquement illustré par la double flèche 13, et des moyens d'entraînement pour engendrer à la fois la rotation du magasin porte-outils 15 et la translation du chariot 18. Les outils (non représentés sur cette figure) sont tenus par une couronne de pinces 19 disposées à la périphérie de la pièce circulaire qui constitue le magasin 15. Chacune de ces pinces 19 comporte deux branches respectivement 19a et 19b articulées autour d'un axe 19c, porté par le magasin 15. La pièce circulaire comporte une couronne dentée 20 qui est en prise avec un pignon 21 monté à une extrémité d'un axe 22 dont l'autre extrémité est couplée à un mécanisme d'entraînement du type croix de Malte 23 qui est lui-même couplé par l'intermédiaire d'un système de pignons 24 à l'axe entraîné d'un moteur électrique 25. Le mécanisme 23 du type croix de Malte est, dans ce cas, particulièrement intéressant parce qu'il permet d'engendrer une rotation très rapide du magasin avec une grande précision.Cette solution a été retenue en raison du fait qu'il permet d'atteindre des accélérations très rapides. On notera que le moteur électrique 25 est de préférence un moteur réducteur de type connu et l'accouplement entre le moteur d'entraînement et la couronne dentée se fait de préférence par l'intermédiaire d'un limiteur de couple En outre, ce mécanisme est associé à un dispositif d'indexage composé de préférence de deux doubles cames. Le mécanisme qui permet d'assurer le déplacement linéaire du chariot 18 portant le magasin 15, se compose de préférence d'une butée excentrique 26 qui est montée sur une pièce rotative 27 susceptible d'être entraînée en rotation par un arbre d'entraînement 28 fixé à l'extrémité d'un axe moteur ou accouplé à un moteur d'entraînement (non représenté). La butée excentrique 26 est- prise entre les bords intérieurs de deux réglettes 29 et 30 parallèles entre elles et dont l'écartement est sensiblement égal à le diamètre de la butée 26. Le chariot comporte quatre roulettes ou galets 31 qui sont respectivement appuyés contre deux rails 32 verticaux. Une rotation de l'arbre 28 entraîne un déplacement de la butée excentrique 26 et provoque une translation verticale du chariot 18 le long des rails de guidage 32. Le deuxième mécanisme est également associé à un dispositif d'indexage pour permettre une détermination précise de l'amplitude du déplacement. Les figures 3 et 4 illustrent quelques détails du dispositif selon l'invention. Un soufflet extensible 33 masque le mécanisme de déplacement linéaire du chariot 18. Les pinces comportent de préférence le dispositif de verrouillage qui permet de bloquer l'outil en position, lorsqu'il est pris dans la pince. En fonctionnement, le dispositif permet d'assurer la prise en charge d'un outil préalablement monté sur la broche et le remplacement de cet outil par un autre outil monté dans le magasin, c'est-à-dire porté par l'une des pinces. Lors des différentes opérations qui sont effectuées au cours d'un cycle de changement d'outils, le mécanisme d'entraînement en rotation du magasin engendre tout d'abord un déplacement en rotation du support des outils, dest-à-dire du magasin proprement dit pour amener une pince libre en position ouverte à la verticale de la broche porte-outils 17 du module d'usinage. Ensuite le chariot se déplace en translation verticale pour amener l'outil sur l'axe 13 de la broche 17. Ensuite le bras de la pince ainsi positionnée se ferme et la broche du module d'usinage recule après avoir libéré l'outil. Cet outil reste pris dans la pince. A ce moment, le mécanisme d'entraînement du magasin effectue une rotation pour amener le nouvel outil dans la position appropriée en vue de sa mise en place sur la broche. La broche avance à nouveau pour prendre en charge l'outil porté par la pince qui se trouve en regard d'elle. Lorsque l'outil est monté dans la broche, la pince s'ouvre et libère l'outil. Le chariot se déplace verticalement vers le haut pour dégager l'espace de travail de la broche. La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites, mais peut subir différentes modifications et se présenter sous diverses variantes évidentes pour l'homme de l'art. Revendications 1. Dispositif changeur d'outils pour machine-outil comportant une broche porte-outils à serrage automatique, caractérisé en ce qu'il comporte un magasin d'outils destinés à l'usinage de pièces de mécanique et adaptés à ladite broche porte-outils, ce magasin comprenant au moins deux organes mobiles agencés pour porter chacun un outil et étant associé à des moyens d'entraînement pour le déplacer de telle manière que lesdits organes puissent se trouver dans au moins une position d'attente et une position de mise en place de l'outil correspondant dans ladite broche porte-outils, ces moyens d'entraînement étant gérés par des moyens de commande pour contrôler leur activation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit magasin comporte un support rotatif autour d'un axe parallèle à l'axe de la broche porte-outils, et en ce que lesdits organes mobiles comportent des pinces agencées pour maintenir lesdits outils dans une position prédéterminée permettant leur prise en charge par ladite broche porte-outils. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement comportent un premier mécanisme pour déplacer le magasin selon un mouvement de translation et un deuxième mécanisme pour déplacer ce magasin selon un mouvement de rotation autour de son axe. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit premier mécanisme comprend une roue portant une butée excentrée, ladite roue étant entraînée en rotation par un vérin rotatif hydraulique commandé par lesdits moyens de commande et ladite butée étant en appui contre deux faces rectilignes opposées d'une pièce solidaire d'un chariot portant ledit magasin. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux faces rectilignes opposées définissent les bords d'une gorge rectiligne ménagée dans une pièce et disposée dans une direction perpendiculaire à la direction de déplacement du chariot. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux faces rectilignes opposées constituent les deux bords en regard de deux réglettes disposées parallèlement et dont l'espacement est sensiblement égal au diamètre de ladite butée excentrée. 7. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit deuxième mécanisme comporte une couronne dentée solidaire dudit support rotatif du magasin, un pignon d'entraînement en prise avec ladite couronne dentée et monté sur un arbre rotatif, un moteur-réducteur d'entraînement, un accouplement limiteur de couple et un mécanisme d'indexage entre ledit motoréducteur et ledit arbre rotatif. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit mécanisme d'indexage comporte deux doubles cames. 9. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites pinces comportent deux branches mobiles définissant une ouverture dont le diamètre, lorsque la pince est fermée, correspond sensiblement au diamètre des outils. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les pinces comportent un dispositif de verrouillage pour bloquer les branches en position fermée lorsqu'elles serrent un outil. 11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de commande des moyens d'entraînement sont agencés pour engendrer les déplacements suivants, à chaque cycle de changement d'outil - déplacement en rotation du support pour amener une pince libre et en position ouverte à la verticale de la broche porte-outils, - déplacement en translation du chariot portant ledit support pour amener ladite pince en position de prise en charge de l'outil, - fermeture de la pince suivie de la libération de l'outil par le dispositif de desserrage automatique, - recul de la broche porte-outil, - rotation du support pour amener un autre outil en position de prise en charge par la broche, - avance de la broche, - ouverture de la pince et libération de l'outil préalablement pris en charge par la broche, - déplacement en translation du chariot portant le support du magasin.