Brevet FR2649028A1 — publié le 19910104

DESCRIPTLON La présente invention concerne un dispositif de prise automatique de porte-outil ou outil sur l'organe moteur d'une machine-outil. Diverses solutions ont été proposées pour obtenir un accrochage rapide entre un porte-outil et un organe de machine-outil et assurer, outre des facilités de manoeuvre, un verrouillage adéquat en cours d'usinage. Des exemples de telle solutions sont donnés par FR-A-2 579 498 qui utilise des pistons agissant sur des coulisseaux soumis à un déplacement radial ou par FR-A-2 570 308, FR-A-2 477 053 et FR-A-2 543 866. L'invention vise à obtenir un dispositif à structure simplifiée, de masse et encombrement réduits remplissant les fonctions recherchées de liaison entre outil et organe moteur de machine, de verrouillage en cours d'usinage et de rapidité de montageidémontage et notamment pour des applications de montage d'outil sur bras de robot pour des opérations d'ajustage et d'usinage en finition sur pièces mécaniques diverses, notamment pour matériels aéronautiques, dans des applications mettant en oeuvre des outils rotatifs. Un dispositif de prise automatique de porte-outil ou outil remplissant ces conditions de manière avantageuse est caractérisé en ce qu'il se compose d'un adaptateur disposé entre le porte-outil et l'organe moteur de machine et comportant un support solidarisé avec ledit organe moteur au moyen d'un organe de fixation, des logements portant deux rangées de billes étant ménagés dans ce support sur lequel est montée avec interposition d'un ressort une cloche coulissante dont la surface interne a des formes telles qu'elles permettent un déplacement radial des billes coopérantes, ladite cloche étant susceptible d'être déplacée à l'encontre dudit ressort par un organe de manoeuvre solidaire dudit organe moteur. Avantageusement, le porte-outil comporte un alésage qui reçoit une tige d'extrémité ou queue d'outil qui est bloquée par une vis radiale, ainsi qu'une collerette externe de préhension à l'avant et sur sa surface externe, des logements destinés à recevoir lesdites billes. Les dispositions avantageuses de l'invention permettent notamment d'assembler les parties, outil ou porte-outil et organe moteur sans nécessiter une orientation préalable, notamment dans le sens angulaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente, selon une vue schématique en coupe par un plan passant par l'axe longitudinal de l'organe moteur de la machine-outil, un dispositif de prise automatique d'outil sur la machine, conforme à l'invention - la figure 2 représente une vue schématique en bout du porte-outil appartenant au dispositif représenté sur la figure 1. Une machine-outil qui peut notamment être un robot d'usinage comporte un organe moteur I, à l'extrémité libre duquel est disposé un dispositif de prise automatique d'outil conforme à l'invention et tel que représenté sur la figure 1. Ledit dispositif de prise comporte un adaptateur 2 constitué d'un support 3, coiffé d'une cloche coulissante 4. La partie arrière 3a du support 3 coiffe l'élément d'extrémité la de l'organe moteur 1 de la machine et est fixé en bout dudit élément d'extrémité la au moyen d'un organe de fixation 5, au niveau d'une cloison intermédiaire 3b. La partie avant 3c du support 3 comporte deux séries de logements, respectivement 3d et 3e dans lesquels sont placés respectivement une série de billes de guidage 6 et une série de billes d'entraînement 7.La partie arrière 4a de la cloche coulissante 4 comporte à l'intérieur un logement 4b dans lequel est placé un ressort 8 bloqué à l'arrière par une bague d'arrêt 9 solidaire de la partie arrière 3a du support 3 et elle comporte également sur sa surface externe un rebord annulaire 4c. La partie avant 4d de ladite cloche coulissante 4 a une surface interne 4e dont les formes en coopérant avec lesdites billes 6 et 7 permettent un déplacement radial de ces billes en fonction de la position axiale de la cloche 4. La cloche coulissante 4 est associée à un organe de manoeuvre 10 constitué d'un moyen dtactionnement tel qu'un vérin 11 coopérant avec des moyens de fixation 12 sur ledit organe moteur 1 de la machine. L'extrémité de la tige lla dudit vérin 11 porte une fourchette 13 susceptible de coopérer avec ledit rebord 4c de la cloche coulissante 4. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, l'outil d'usinage 14 utilisé comporte une tige d'extrémité ou queue 15 qui pénètre dans l'alésage 16a d'un porte-outil 16 où elle est bloquée par une vis radiale 17. Ledit porte-outil 16 comporte notamment à l'avant une collerette annulaire 16b de préhension. Sur la surface externe 16c du porte-outil 16 sont ménagés des logements 16d et 16e axialement décalés et qui reçoivent respectivement les billes 6 et 7. La gorge 16d est annulaire et présente en section un profil tel que les billes 6 en se plaçant dans la gorge exercent une poussée qui assure un serrage entre les formes coniques coopérantes du porte-outil 16 et du support 3. Les billes de guidage 6 sont par exemple, dans le mode de réalisation représenté sur les dessins, au nombre de trou6 disposées à 120 degrés. Les logements 16e ont la forme d'encoches régulièrement réparties, au nombre de six dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, les billes 7 d'entraînement au nombre de trois disposées à 120 degrés venant chacune se placer dans une encoche 16e. Les encoches 16e présentent des extrémités effilées jointives avec des pentes de raccordement de maniere à obtenir une mise en place automatique des billes 7 sans indexation angulaire préalable entre le porte-outil 16 et le support 3. Le mode d'utilisation et le fonctionnement du dispositif d'accrochage automatique d'outil se déduisent de la description qui vient d'en être faite et peuvent être précisés de la manière suivante. Pour le montage de l'outil 14, l'ensemble outil 14-15 et porte-outil 16 étant maintenu en position au moyen de la collerette 16b, la cloche coulissante 4 est entraînée vers l'arrière par l'organe de manoeuvre 10 en comprimant le ressort 8. Les billes 6 et 7 se trouvent libérées au droit des formes intérieures de la cloche 4. Puis, l'ensemble de tête de la machine avec les éléments 1 à 13 s'avance sur le porteoutil 16. L'organe de manoeuvre 10 revient alors à sa position de repos sous l'action du ressort 8, ce qui correspond au retour vers l'avant de la cloche coulissante 4 qui pousse donc les billes 6 et 7 dans leurs logements respectifs 16d et 16 sur le porte-outil 16.Une rotation du support 3 facilite la mise en place des billes d'entraînement 7. De manière analogue, pour le démontage, après remise en position de l'ensemble outil 14-15 et porte-outil 16 sur un support de stockage approprié, non représenté sur les dessins par l'intermédiaire de la collerette~16~, l'organe de manoeuvre 10 entraîne la cloche coulissante 4 vers l'arrière, libérant les billes 6 et 7 qui dégagent le porte-outil 16. Il suffit de reculer l'ensemble des éléments 1 à 13 avec la tête de la machine pour désolidariser le porte-outil 16 de l'adaptateur 2 solidaire de la machine. On notera que dans le cas où la tête de machine est placée dans une position à axe vertical, l'outil 14-15 vers le bas, l'ensemble outil 14-15 et porte-outil 16 se désolidarise de la machine par simple effet de gravité sous son propre poids, lorsque les billes 6 et 7 ont été libérées par suite du recul de la cloche coulissante 4 sous l'action de l'organe de manoeuvre 10. REVENDICATIONS 1. Dispositif de prise automatique de porte-outil ou outil sur l'organe moteur (1) d'une machine-outil ou robot d'usinage entraînant ledit outil en rotation caractérisé en ce qu'il se compose d'un adaptateur (2) disposé entre le porte-outil (16) et l'organe moteur (1) et comportant un support (3) solidarisé avec ledit organe moteur (1) au moyen d'un organe de fixation (5), des logements (3d, 3e) portant deux rangées de billes (6, 7) étant ménagés dans ce support (3) sur lequel est montée avec interposition d'un ressort (8) une cloche coulissante (4) dont la surface interne (4e) a des formes telles qu'elles permettent un déplacement radial des billes (6, 7) coopérantes, ladite cloche (4) étant susceptible d'être déplacée à l'encontre dudit ressort (8) par un organe de manoeuvre (10) solidaire dudit organe moteur (1). 2. Dispositif de prise d'outil selon la revendication 1 dans lequel l'outil (14) présente une tige ou queue (15) placée dans l'alésage d'un porte-outil (16) muni d'une vis radiale (17) de blocage, d'une collerette externe (16b) de préhension à l'avant et de logements (16d, 16e) ménagés sur sa surfaceexterne (16c) et destinés à recevoir lesdites billes (6, 7) solidaires dudit adaptateur (2). 3. Dispositif de prise d'outil selon la revendication 2 dans lequel ledit logement (16d) placé du côté outil (14) est constitué par une gorge annulaire recevant les billes de guidage (6) au nombre de trois, disposées à 120 degrés et présentant en section un profil tel que lesdites billes (6) exercent une poussée de serrage entre les formes coniques coopérantes du porte-outil (16) et du support (3). 4. Dispositif de prise d'outil selon l'une des revendications 2 Ou 3 dans lequel ledit logement (16e) placé du côté organe moteur (1) est constitué par six encoches régulièrement réparties présentant des extrémités effilées jointives avec des pentes de raccordement de manière que les billes d'entraînement (7), au nombre de trois, disposées à 120 degrés, se placent automatiquement dans leurs logements (16e) sans indexation angulaire préalable entre le porte-outil (16) et le support (3) et permette#nt une réversibilité de l'entraînement en rotation de l'outil, dans un sens ou l'autre. 5. Dispositif de prise d'outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel ladite cloche coulissante (4) de l'adaptateur (2) comporte sur sa face externe un rebord (4c) coopérant avec une fourchette (13) portée par la tige (lla) d'un vérin (11) fixé sur ledit organe moteur (1) pour constituer ledit organe de manoeuvre (10).