Brevet FR2676950A1 — publié le 19921204

MACHINE-OUTIL A CHARIOT PORTE-OUTIL ET DISQUE-MAGASIN L'invention concerne une machine-outil, du type comportant un chariot porte-outil monté mobile dans deux directions orthogonales, la plus généralement respectivement perpendiculaire (X) et parallèle (Z') à l'axe Z des broches de la machine, par l'intermédiaire du traînard mobile dans une de ces deux directions et de la coulisse mobile dans l'autre direction orthogonale. Dans les opérations de tournage, le temps d'usinage, de quelques secondes, est très court au regard du temps nécessaire au changement d'outil. On cherche donc à réduire au maximum les temps morts en disposant un stock d'outil sur une tourelle pivotante qui peut présenter successivement les outils nécessaires. Cette tourelle, généralement en acier et donc lourde, doit comporter des dispositifs d'indexation précis pour placer l'outil en bonne position. Cet ensemble mobile doit en outre supporter des efforts considérables car tous les efforts de coupe de l'outil contre la pièce sont repris par le plateau tournant, la couronne d'indexage du plateau, le corps de tourelle et la coulisse. Le but de l'invention est de proposer une nouvelle solution technique pour disposer facilement de plusieurs outils, sans aboutir à une construction lourde. Ce but est atteint selon l'invention du fait que le chariot porte-outil comporte un dispositif de fixation de préférence robuste d'un seul outil de travail, solidaire de la coulisse, et coopérant avec un magasin sous forme de disque monté en rotation sur la coulisse de manière à pouvoir présenter sélectivement par une rotation appropriée l'un des outils montés de préférence légèrement sur le disque devant le dispositif de fixation, la mise en place de l'outil choisi dans le dispositif de fixation ainsi que son enlèvement se faisant par un mouvement axial relatif du disque et du dispositif de fixation. On obtient ainsi que les efforts de coupe soient directement transmis sur la coulisse et non plus par le plateau tournant. Le mouvement axial relatif du disque et du dispositif porte-outil est de préférence un mouvement axial de l'arbre portant le disque-magasin, au moyen d'un vérin, commandé par la machine. Selon un mode de réalisation, on prévoit que le déplacement angulaire du disque-magasin pour changer d'outil se fait automatiquement lors du dégagement en X de l'outil précédent : autrement dit, le disque-magasin est entraîné en rotation d'un incrément angulaire pour présenter l'outil suivant devant le dispositif porteoutil automatiquement par le recul de la coulisse entre deux passes d'outil. Dans une réalisation préférée de l'invention, l'incrémentation du disque-magasin est obtenue par un basculeur lié à la coulisse coopérant avec une came liée au traînard, et susceptible d'être solidarisé en rotation au disque-magasin temporairement pendant le mouvement d'avance du disque-magasin. Cette solidarisation temporaire peut s'obtenir au moyen d'un disque-index solidaire en rotation du disque-magasin et susceptible d'être mis en prise avec le basculeur, par exemple par un système de crabot ou de préférence par la coopération de goupilles d'indexage et d'orifices d'indexage. Le disque-magasin comporte des moyens d'indexage, pouvant aussi consister en goupilles et orifices d'indexage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation. Il sera fait référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective du disque-magasin conforme à l'invention et du système d'incrémentation et d'indexage. - La figure 2 est une vue schématique latérale du disque-magasin et du dispositif de fixation d'outil, en position de fixation. - La figure 3 est une vue analogue à la figure 2, en position de libération. - La figure 4 est un détail de perspective montrant le dispositif de fixation d'outil sur la coulisse. L'invention concerne une machine-outil, notamment pour tournage, comportant de manière classique un banc dans l'axe Z longitudinal duquel sont placées les broches de support rotatif de la pièce à usiner. Des glissières 1 (figure 4) placées sur le banc permettent la translation dans une direction Z', parallèle à Z, du traînard 2 sur lequel un autre système de glissières 3 permet à la coulisse 4 de se déplacer en translation selon un axe X orthogonal à Z'. Le dispositif porte-outil 5 et le disque-magasin 8 conformes à l'invention sont montés sur cette coulisse. Le dispositif de fixation d'outil 5 est solidement fixé à la coulisse 4, par exemple par vissage ou soudure, et présente une cavité de réception d'outil 6, orientée dans la direction Z'. Cette cavité, reliée à des moyens hydrauliques ou pneumatiques non représentés, permet la fixation par serrage (clampage) d'une queue d'outil 7 qu'on y introduit axialement. Différents systèmes satisfaisants de fixation d'outils ont été développés et sont disponibles dans le commerce, par exemple les fixations d'outils COROMANT CAPTO de SANDVIK AUTOMATION GmbH. Il est clair que, conformément à l'invention, l'ou- til de tournage fixé par sa queue 7 dans le dispositif de fixation 5 transmet directement les efforts qu'il supporte à la coulisse 4. Le dispositif de fixation 5 est alimenté en outils grâce au disque-magasin 8 monté sur un arbre rotatif 9 parallèle à Z'. L'arbre 9 est lui-même monté sur la coulisse 4 et y est monté mobile en translation dans la direction Z' grâce à un vérin hydraulique 10 dont le corps est solidaire de la coulisse 4 et la tige solidaire de l'arbre 9; des paliers 11 autorisent les mouvements de translation et de rotation de l'arbre 9. Le disque-magasin 8 porte, régulièrement espacés angulairement, des orifices 12 de maintien d'outil par encliquetage léger. Le disque-magasin 8 est disposé par rapport au dispositif porte-outil 5 de manière que tous les orifices 12 puissent, tour à tour, être présentés devant la cavité 6 du dispositif porte-outil. En nombre identique à celui des orifices 12, des trous d'indexation 13 régulièrement répartis coopèrent avec un pion d'indexation fixe 14, solidaire de la coulisse 4, pour indexer la position exacte du disquemagasin 8 par rapport au porte-outil 5, selon des modalités détaillées plus loin. A l'arrière de l'arbre 9 et solidaire en rotation avec lui, est calé un second disque 15, dit disque-index, également pourvu de trous d'indexage 16, identiques en répartition aux trous 13. Ces trous 16 coopèrent avec un pion 17 solidaire du basculeur 18. Ce basculeur est monté en rotation libre sur l'arbre 9 par des paliers glissants 19, de sorte que le mouvement de translation ou de rotation de l'arbre 9, et le mouvement de rotation du basculeur 18 sont indépendants. Le mouvement angulaire du basculeur 18 est commandé par des galets 20 et 21, montés décalés axialement et angulairement sur le basculeur 18, pour pouvoir suivre deux chemins de came 22 et 23 montés sur le traînard 2 de sorte que le déplacement en X de la coulisse 4 sur le traînard 2 fait rouler les galets 20, 21 sur leur chemin 22,23 et entraîne le basculement du basculeur 18 dans un sens ou dans l'autre (chaque galet commandant le basculement dans un sens). L'angle de basculement est égal à l'angle nécessaire pour incrémenter d'une position le disque-magasin 8, par exemple 30e s'il y a 12 orifices d'outils dans le disque-magasin. Le basculeur 18 est à une distance axiale du disque-index 15 telle que, lors du mouvement axial de l'arbre 9 commandé par le vérin 10, le disque-index 15 se rapproche suffisamment du basculeur 18 pour que le pion 17 vienne s'enficher dans l'un des trous 16 (à condition qu'ils soient alignés); pendant ce même temps, le disquemagasin 8 s'éloigne assez du pion fixe 14 pour s'en dégager, étant cependant prévu une partie de course commune où les pions 14 et 17 sont simultanément engagés dans un trou 13 et 16 respectif de manière à ne permettre aucun moment de liberté de rotation pour l'arbre 9. Le cycle de fonctionnement est le suivant, et constitue avantageusement un sous-programme de la machine à commande numérique. Une fois l'usinage en cours par l'outil terminé, on dégage le traînard 2, pour éviter que la rotation du disque-magasin soit gênée par des outils interférant avec la pièce. L'outil en cours est alors automatiquement desserré de la cavité de clampage 6. La tige du vérin 10 est sortie, ce qui a pour effet de faire avancer le disque-magasin 8 et le disque-index 15 dans la direction Z', vers la gauche des figures : ce faisant, le disquemagasin 8 quitte l'index fixe 14, tandis que le disqueindex 15 vient s'indexer sur le pion 17 du basculeur 18. Le mouvement vertical en X de la coulisse est alors déclenché, ce qui entraîne le basculement du basculeur 18 dans un sens et d'une valeur angulaire égale à l1incré- ment désiré : comme le pion 17 est dans un trou 16, ce basculement est repercuté intégralement sur l'arbre 9 et le disque-magasin 8 qui passe dans la position angulaire de présentation d'outil suivante. On commande alors la rétraction de la tige de vérin 10, qui a pour effet de faire reculer le disque-magasin 8 et d'engager la queue de l'outil présenté dans la cavité de clampage. Parallèlement, le disque-magasin 8 s'est repositionné sur le pion fixe 14 tandis que le disque-index 15 a quitté le pion 17 du basculeur 18. L'outil est alors automatiquement serré dans la cavité 6 du porte-outil 5. Au commencement du cycle de travail suivant, qui débutera par la descente automatique en X de la coulisse 4, le basculeur 18 reprendra automatiquement sa position grâce au galet qui suit le chemin de came de retour. Le système conforme à l'invention comporte intrinsèquement une sécurité très importante. Elle tient à la position du chemin de came, et plus particulièrement à la position en X de sa section entraînant le basculement du basculeur : cette position est choisie pour correspondre à la position normalement occupée par le basculeur 18, donc la coulisse 4, lorsque l'outil est dans sa position théorique normale. La position du chemin de came est réglable pour parvenir à cette correspondance. Si en fin d'usinage, à cause d'un accident d'outil par exemple, on dépasse en X le point théorique de la position d'outil, le basculeur sera décalé par rapport à la section de basculement et aura déjà basculé, au moins partiellement, ce qui fait que lors du cycle de changement d'outil, le pion 17 ne serait pas aligné avec un trou 16 du disque-index 15 et ne pourrait y pénétrer. On prévoit donc un contrôle de la position du basculeur qui interdit le cycle de changement d'outil avec avance du disque-magasin si les résultats du contrôle ne sont pas corrects. On prévoit également un contrôle de la course en Z de l'arbre 9 afin de s'assurer que la course est complète : sinon, il se pourrait qu'on commence le basculement alors que les deux pions d'indexage sont simultanément engagés ou, pis, qu'un outil est encore engagé dans le porte-outil. Enfin, pour éviter toute erreur d'outil, on prévoit un contrôle de reconnaissance d'outil après le recul du disque-magasin. Du fait que le principe fondamental de la tourelle de l'invention est que, grâce aux porte-outils à changement rapide, le stockage des outils peut être dissocié de la chaîne de transmission des efforts de coupe, le dispositif fonctionne aussi bien pour une tourelle à axe parallèle à Z comme décrit ci-dessus que pour une tourelle à axe parallèle à X, ou perpendiculaire à Z et X, ou même dans une direction quelconque. REVENDICATIONS 1. Machine-outil du type comportant - un chariot porte-outil monté mobile dans deux directions X,Z' orthogonales, par l'intermédiaire du traînard (2) mobile dans la direction Z' et de la coulisse (4) mobile dans la direction X, caractérisée en ce que le chariot porte-outil comporte un dispositif de fixation (5) d'un seul outil de travail, solidaire de la coulisse (4), et coopérant avec un magasin sous forme de disque (8) monté en rotation sur la coulisse (4) de manière à pouvoir présenter sélectivement par une rotation appropriée l'un des outils montés sur le disque (8) devant le dispositif de fixation (5), la mise en place de l'outil choisi dans le dispositif de fixation (5) ainsi que son enlèvement se faisant par un mouvement axial relatif du disque (8) et du dispositif de fixation (5). 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mouvement axial relatif du disque (8) et du dispositif de fixation (5) est un mouvement axial de l'arbre (9) portant le disque-magasin (8) au moyen d'un vérin (10). 3. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le disque-magasin (8) est entraîné en rotation d'un incrément angulaire pour présenter l'outil suivant devant le dispositif de fixation (5), automatiquement par le recul de la coulisse (4) entre deux passes d'outil. 4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'incrémentation du disque-magasin (8) est obtenue par un basculeur (18) lié à la coulisse (4) coopérant avec une came (22,23) liée au traînard (2), et susceptible d'être solidarisé en rotation au disque-magasin (8), temporairement pendant le mouvement axial d'avance du disque-magasin (8). 5. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'indexation (13,14) du disque-magasin (8). 6. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les directions orthogonales X, Z' sont respectivement perpendiculaire et parallèle à l'axe de la broche de la machine-outil.