Brevet FR2683169A1 — publié le 19930507

DISPOSITIF EMBARREUR POUR TOUR AUTOMATIQUE La présente invention concerne les dispositifs destinés à alimenter en barres une machine-outil telle qu'un tour automatique. On connait déjà des dispositifs embarreurs pour tour automatique, comportant au moins un tube guide-barre de type à coquille ouvrante pour introduction latérale et maintien d'une barre dans l'axe du tour, et un ensemble de poussée comportant au moins une tête principale de poussée axiale sollicitée par un verin principal de poussée axiale. Le tour comporte un pince-barre destiné à avancer une barre avant l'usinage. La tête principale de poussée axiale est déplaçable par le vérin principal de poussée axiale selon une course appropriée depuis une position de retrait à ltécart du tour jusqutà une position avance'e plus proche du tour. En position avance'e, I'extrémlté antérieure de la barre s'engage dans le pince-barre. Pour assurer un engagement suffisant de la barre dans le pince-barre, il est nécessaire de pousser la barre avec une force relativement importante. Pour cette raison, les dispositifs embarreurs connus comportent des vérins principaux de poussée qui sont soit des vérins hydrauliques, soit des vérins électriques. Un premier inconvénient de tels dispositifs pousseurs est leur coût relativement élevé. Un second inconvénient est que, en cas de coincement de la barre dans le guide-barre, la force de poussée importante exercée par le dispositif de poussée provoque une déformation importante de la barre et éventuellement du guide-barre. I1 en résulte des déchets assez fréquents de matière première, et des détériorations possibles du matériel. Les dispositifs embarreurs connus comportent également un dispositif d'alimentation et de sélection de barre, pour introduire les barres une par une dans un tube guide-barre. Ils comportent en outre des moyens de commande d'embarreur pour commander le vérin principal de poussée, le dispositif d'actionnement d'ouverture de coquille et le dispositif d'alimentation et de sélection de barre en synchronisme avec le fonctionnement du tour. Le problème proposé par la présente invention est d'assurer une poussée efficace de la barre dans un dispositif embarreur, en évitant toutefois que cette poussée soit trop importante et risque de détériorer la barre en cas de coincement, et en évitant d'avoir recours à des dispositifs onéreux. L'invention se propose pour cela d'utiliser un vérin principal de poussée de type pneumatique. Toutefois, dans le cas d'un tel vérin pneumatique, la difficulté réside dans le fait que la force de poussée d'un vérin pneumatique traditionnel s'averse insuffisante pour obtenir un engagement suffisant de la barre dans le pince-barre du tour. En effet, le pincebarre de tour est un organe qui, tout en étant suffisamment déformable pour autoriser la pénétration de la barre, est cependant relativement rigide, de sorte que la pénétration de barre ne peut s'effectuer que sous l'action d'une force axiale suffisante. Un vérin pneumatique traditionnel s' avère très mal approprié pour produire une telle force de pénétration de barre dans le pince-barre. Pour résoudre cette difficulté, la présente invention prévoit un ensemble de poussée particulier, comprenant un vérin principal pneumatique de poussée axiale, et comprenant en outre des moyens vibrants pour imprimer des vibrations axiales à la barre pendant sa poussée axiale. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de commande d'embarreur sont adaptés pour produire une première étape de poussée de barre par les moyens de poussée axiale pour amener l'extrémité antérieure de barre en engagement en force à l'entrée du pince-barre de tour, et une seconde étape de poussée de barre par les moyens de poussée axiale imprimant à la barre non seulement une poussée axiale en direction du tour mais en outre des vibrations axiales, provoquant le glissement de la barre à travers ledit pince-barre jusqu'en position d'engagement suffisant pour usinage. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles - la figure 1 est une vue de côté d'un dispositif embarreur selon un premier mode de réalisation de l'invention - la figure 2 est une vue de côté d'un dispositif embarreur selon un second mode de réalisation de l'invention - les figures 3 à 6 illustrent les étapes principales de fonctionnement d'un dispositif embarreur selon le mode de réalisation de la figure 1 - les figures 7 à 10 illustrent les étapes principales de fonctionnement d'un dispositif embarreur selon le mode de réalisation de la figure 2 - la figure 11 est une coupe transversale selon le plan A-A de la figure 1 ; et - la figure 12 illustre schématiquement la structure des moyens vibrants dans un mode de réalisation pneumatique. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le dispositif embarreur 1 est adapté pour introduire une barre 2 dans le pince-barre 3 d'un tour 4. Le pince-barre 3 est destiné à avancer la barre 2 avant l'usinage dans le tour 4, jusqu'à une butée électrique, la pince de serrage restant ouverte. Le dispositif embarreur 1 comprend au moins un tube guide-barre 5, assurant le maintien de la barre dans l'axe I-I du tour et du dispositif embarreur. Un ensemble de poussée 6, comportant au moins une tête principale de poussée axiale 7, est sollicité par un vérin principal 8 de poussée axiale et déplaçable axialement selon une course suffisante depuis une position de retrait à l'écart de l'extrémité postérieure du tube guide-barre jusqu'à une position avancée plus proche de l'extrémité postérieure du tube guide-barre. Dans son déplacement axial sous l'action du vérin principal 8, l'ensemble de poussée 6 vient en appui par sa tête principale 7 contre l'extrémité postérieure 9 de la barre 2 et avance ladite barre 2 en direction du tour 4. Le tube guide-barre 5 est par exemple d'un type à coquilles ouvrantes, tel que représenté schématiquement en coupe transversale sur la figure 11. Sur cette figure, le tube guide-barre est formé d'une demi-coquille inférieure 10 et d'une demi-coquille supérieure 11 articulées l'une à l'autre par une articulation 12 selon un bord longitudinal. Les demi-coquilles 10 et 11 présentent un évidement longitudinal définissant un logement ou passage longitudinal dont la forme est adaptée à la forme extérieure de la barre 2 à guider. En position ouverte telle que représentée sur la figure 11, le guide-barre 5 permet l'insertion d'une barre 2 latéralement. Après insertion, on peut refermer le guide-barre 5 par rapprochement de la demi-coquille supérieure 11 sur la demi-coquille inférieure 10. Le mouvement de la demi-coquille supérieure 11 peut être assuré par un dispositif d'actionnement d'ouverture de coquille, non représenté sur les figures, et piloté par des moyens de commande d'embarreur également non représentés sur les figures. L'ensemble de poussée 6 comprend des moyens vibrants pour imprimer des vibrations axiales à la barre 2 pendant sa poussée. On a représenté schématiquement, sur la figure 12, une structure possible de tels moyens vibrants. Dans ce mode de réalisation, les moyens vibrants sont à actionnement pneumatique, et comportent un corps 13 muni d'une cavité intérieure axiale 14 dans laquelle coulisse une masselotte 15. La masselotte 15 vient frapper, à l'une des extrémités de sa course, contre un axe 16 solidaire d'une tête 17 qui peut par exemple être la tête principale de poussée 7. La tête 17 est avantageusement conformée pour présenter une face antérieure 18 concave dont le fond 19 est destiné à être positionné selon l'axe I-I du dispositif embarreur et du tour. Des conduites appropriées d'amenée d'air sont prévues pour introduire de l'air comprimé dans la cavité axiale 14 du dispositif, de façon à repousser alternativement la masselotte 15 vers une extrémité de la cavité axiale 14 puis vers l'extrémité opposée, assurant un mouvement oscillatoire de la masselotte 15, qui vient frapper de manière répétitive l'axe 16 monté à coulissement dans un passage 20 du corps 13. Ainsi, le vibreur de la figure 12 est un vibreur pneumatique, que l'on raccorde à une source extérieure de production d'air comprimé par une canalisation d'alimentation munie d'une électrovanne de vibreur. La commande de l'électrovanne de vibreur, pilotée par les moyens de commande d'embarreur, permet de réaliser des périodes de fonctionnement du vibreur, et des périodes de non fonctionnement du vibreur. En alternative, on peut utiliser un vibreur hydraulique, raccordé à une source extérieure de production de fluide liquide sous pression par une canalisation d'alimentation munie d'une électrovanne de vibreur pilotée par les moyens de commande d'embarreur. Une autre alternative consiste à utiliser un vibreur électrique, comportant soit une masselotte actionnée par des forces électromagnétiques, soit un excentrique tourillonnant dans des paliers du corps et entrainé par un moteur électrique. Les principales étapes de fonctionnement d'un tel dispositif de la figure 1 sont représentées sur les figures 3 à 6. Ces étapes sont obtenues par l'action des moyens de commande d'embarreur, non représentés sur les figures, qui assurent le fonctionnement des organes de l'embarreur selon un cycle comprenant les étapes suivantes a) sur la figure 3, le dispositif embarreur se trouve en position d'attente : dans cette position, l'ensemble de poussée 6 est reculé à l'écart du tube guide-barre 5 b) le tube guide-barre 5 est ouvert, comme le représente la figure 11, pour accueillir une barre 2 c) un dispositif de sélection et d'alimentation de barre, par exemple de type connu non représenté, introduit une barre 2 dans le tube guidebarre 5 ouvert, l'extrémité postérieure 9 de ladite barre 2 venant en alignement avec l'ensemble de poussée 6 d) le tube guide-barre 5 se ferme, avant ou pendant la première étape de poussée e) lors d'une première étape de poussée, représentée sur la figure 4, l'ensemble de poussée 6 avance en direction du guide-barre 5, et entraine la barre 2 en translation continue jusqu'à engager son extrémité antérieure 21 dans le pince-barre 3 du tour 4 f) lors d'une seconde étape de poussée, représentée sur la figure 5, l'ensemble de poussée 6 continue à avancer la barre 2 en direction du tour 4, tout en vibrant pour entraider la barre en translation et en vibration axiale, ce qui provoque la pénétration aisée de l'extrémité antérieure 21 de barre à travers le pince-barre 3 jusqu'à atteindre une position d'engagement appropriée de la barre 2 dans le tour 4 g) après engagement suffisant de la barre 2 dans le tour 4, l'ensemble de poussée 6 recule jusqu'en position d'attente, représentée sur la figure 6, la barre 2 étant alors tenue et positionnée par le pince-barre 3 du tour 4. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le dispositif embarreur 1 selon la présente invention comprend les mêmes principaux organes fonctionnels, à savoir au moins un tube guide-barre 5, un ensemble de poussée 6 avec une tête principale de poussée 70, un vérin principal 8, l'ensemble étant adapté pour pousser une barre 2 et amener son extrémité antérieure 21 dans un pince-barre 3 du tour 4. Toutefois, dans ce mode de réalisation, la structure de l'ensemble de poussée 6 est légèrement différente. En effet, dans cette structure, la tête principale 70 est désaxée par rapport à l'axe longitudinal I-I du dispositif embarreur 1 et du tour 4, ladite tête principale 70 étant positionnée au-dessus de l'axe longitudinal I-I comme le représente la figure. L'ensemble de poussée 6 comprend également une butée supérieure 71, située à distance telle que, lorsqutune barre 2 vient s'engager dans le tube guide-barre 5 en provenance du dispositif d'alimentation et de sélection de barres, une partie intermédiaire de la barre 2 vient en appui sur la butée 71, et son extrémité postérieure 9 vient en alignement de la tête principale 70. Dans ce mode de réalisation, l'ensemble de poussée 6 comprend en outre une tête auxiliaire de poussée 72, située sur l'axe longitudinal I-I, et conformée pour imprimer à la barre 2 une poussée continue en direction du tour 4 associée à des vibrations axiales. Dans le mode de réalisation représenté, la tête principale 70 et la tête auxiliaire 72 sont toutes deux solidaires d'un chariot mobile en déplacement longitudinal, ledit chariot étant entrainé par le vérin principal 8. La tête auxiliaire 72 est plus rapprochée du tube guidebarre 5 que la tête principale 70. Les figures 7 à 10 illustrent les principales étapes de fonctionnement du dispositif de la figure 2. Sur la figure 7, le dispositif est en position d'attente : l'ensemble de poussée 6 est reculé à l'écart du guide-barre 5, et le dispositif reçoit une barre 2 provenant d'un dispositif de sélection et d'alimentation en barres. A son arrivée, la barre 2 s'engage latéralement dans le tube guide-barre 5 ouvert. Une partie intermédiaire de barre porte contre la butée supérieure 71, et son extrémité postérieure 9 vient en alignement de la tête principale de poussée 70. Sur la figure 8, l'ensemble de poussée 6 est alors déplacé par l'actionnement du vérin 8 en direction du tour 4, entraînant la barre 2 dans un mouvement de translation représenté par la flèche 22, jusqu'à venir engager son extrémité antérieure 21 à l'entrée du pince-barre 3. On recule alors l'ensemble de poussée 6 en position d'attente, comme le représente la figure 9, de sorte que l'ensemble de poussée 6 libère la barre 2, dont l'extrémité postérieure 9 se déplace latéralement par gravite et vient s'aligner sur l'axe longitudinal I-I. L'extrémité postérieure 9 vient alors en alignement avec la tête auxiliaire 72, sur l'axe I-I du dispositif. Lors d'une seconde étape de poussée, représentée sur la figure 10, l'ensemble de poussée 6 est en appui par sa tête auxiliaire 72 contre l'extrémité postérieure 9 de la barre 2, et produit un effort de poussée axiale de la barre 2 en direction du tour 4 tout en produisant des vibrations axiales de la barre 2. Grâce à ces vibrations axiales, la barre 2 pénètre dans le pince-barre 3. Le dispositif retourne ensuite en position d'attente comme représenté sur la figure 7, étant observé que la barre 2 reste alors engagée dans le pince-barre 3 pour son usinage. Ce mode de réalisation de la figure 2 est particulièrement adapté à des barres suffisamment flexibles, qui peuvent fléchir pour que leur extrémité postérieure 9 soit alignée successivement avec la tête principale 70 et la tête auxiliaire 72. L'intérêt de ce mode de réalisation est que la course totale de poussée de la barre peut être supérieure à la course totale du vérin principal 8, puisque la poussée s'effectue en deux étapes successives séparées par une étape de recul du vérin 8. On remarquera que, dans tous les modes de réalisation, la face antérieure concave 18 de l'ensemble de poussée 6 assure le maintien latéral et le centrage de l'extrémité postérieure 9 de barre lors de la poussée à vibrations axiales. Bien que les figures représentent un tube guide-barre 5 unique, l'invention reste compatible avec l'utilisation de plusieurs tubes guide-barre associés sur un même barillet rotatif selon un axe longitudinal et entrainé par un entraîneur de barillet. Avec une telle structure, on présente successivement chacun des tubes guide-barre selon l'axe I-I de l'embarreur pour introduction et poussée d'une nouvelle barre après usinage complet d'une barre précédente. Pour l'insertion de barres de 10 à 15 mm de diamètre dans un tour 4, de bons résultats ont été obtenus en utilisant des moyens vibrants dont la fréquence est d'environ 50 Hz et développant à chaque cycle de vibration une force de 20 à 70 daN environ et une énergie d'environ 20 J. En fonction de la taille des barres, on pourra préférer un dispositif vibrant développant une énergie supérieure pour les barres de gros diamètre, et une énergie inférieure pour les barres de plus petit diamètre. On comprendra que le mode de réalisation de la figure 1 est particulièrement bien adapté aux barres de gros diamètre, tandis que le mode de réalisation de la figure 2 est particulièrement adapté aux barres de plus petit diamètre qui peuvent donc fléchir. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réali sation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1 - Dispositif embarreur (1) pour tour automatique, le tour (4) comportant un pince-barre (3) pour positionner et tenir la barre (2) pendant l'usinage, le dispositif embarreur comportant - au moins un tube guide-barre (5) du type à coquilles ouvrantes pour introduction latérale et maintien d'une barre dans l'axe I-I du tour, - un ensemble de poussée (6), comportant au moins une tête principale de poussée axiale (7) sollicitée par un vérin principal (8) de poussée axiale, ladite tête principale étant déplaçable axialement selon une course suffisante depuis une position de retrait à l'écart de l'extrémité postérieure du tube guide-barre (5) jusqu'à une position avancée plus proche de l'extrémité postérieure du tube guide-barre (5), - un dispositif d'alimentation et de sélection de barres, - des moyens de commande d'embarreur pour commander en synchronisme avec le fonctionnement du tour le vérin principal (8), le dispositif d'actionnement d'ouverture de coquilles et le dispositif d'alimentation et de sélection de barres, caractérisé en ce que - le vérin principal (8) de poussée axiale est un vérin pneumatique, - l'ensemble de poussée (6) comprend en outre des moyens vibrants pour imprimer des vibrations axiales à la barre pendant sa poussée, - les moyens de commande d'embarreur sont adaptés pour produire une première étape de poussée de barre (2) par les moyens de poussée (6) axiale pour amener l'extrémité antérieure de barre (21) en engagement en force à l'entrée du pince-barre (3) de tour, et une seconde étape de poussée de barre par l'ensemble de poussée (6) imprimant à la barre (2) des vibrations axiales provoquant son glissement à travers ledit pincebarre (3) jusqu'en une position d'engagement appropriée pour son usinage dans le tour (4). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de poussée (6) comprend - une face antérieure concave (18) dont le fond (19) est dans l'axe longitudinal (I-I) du dispositif embarreur (1), ladite face antérieure concave (18) assurant le maintien latéral et le centrage de l'extrémité postérieure (9) de barre (2) lors de la poussée à vibrations axiales, - un vibreur à vibrations axiales, alimenté par une source extérieure d'énergie et piloté par des moyens de commande de marche et d'arrêt de vibreur. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le vibreur est un vibreur pneumatique, raccordé à une source extérieure de production d'air comprimé par une canalisation d'alimentation munie d'une électrovanne de vibreur. 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le vibreur est un vibreur hydraulique, raccordé à une source extérieure de production de fluide liquide sous pression par une canalisation d'alimentation munie d'une électrovanne de vibreur. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ensemble de poussée (6) comprend une tête principale de poussée (70) pour pousser la barre (2) lors d'une première étape de poussée, et une tête auxiliaire de poussée (72) pour imprimer à la barre (2) une poussée à vibrations axiales lors d'une seconde étape de poussée. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la tête auxiliaire de poussée (72) et la tête principale de poussée (70) sont toutes deux solidaires d'un chariot mobile en déplacement longitudinal, la tête auxiliaire de poussée (72) étant centrée sur l'axe longitudinal (I-I) de 1'embarreur, la tête principale de poussée (70) étant désaxée. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que plusieurs tubes guide-barre (5) sont associés sur un même barillet rotatif selon un axe longitudinal et entraîné par un entraîneur de barillet, pour présenter successivement chacun des tubes guide-barre selon l'axe de ltembarreur pour introduction et poussée d'une nouvelle barre après usinage complet d'une barre précédente. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le vibreur imprime une vibration dont la fréquence est d'environ 50 Hz et dont chaque cycle de vibration développe une force de 20 à 70 daN et une énergie d'environ 20 J. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de commande d'embarreur assurent le fonctionnement des organes de l'embarreur selon un cycle comprenant les étapes suivantes a) en position d'attente, l'ensemble de poussée (6) est reculé à l'écart du guide-barre (5), b) un tube guide-barre (5) est ouvert pour accueillir une barre, c) le dispositif de sélection et d'alimentation de barre introduit une barre (2) dans le tube guide-barre ouvert (5), l'extrémité postérieure (9) de ladite barre (2) venant en alignement avec l'ensemble de poussée (6), d) le tube guide-barre (5) se ferme, avant ou pendant l'étape de poussée e), e) l'ensemble de poussée (6) avance et entraine la barre (2) en translation continue jusqutà engager son extrémité antérieure (21) dans le pince-barre (3) du tour (4), f) l'ensemble de poussée (6) avance en vibrant, entrainant la barre (2) en translation et en vibrations axiales pour provoquer la pénétration de son extrémité antérieure (21) à travers le pince-barre (3) jusqu'à atteindre une position d'engagement appropriée, g) l'ensemble de poussée (6) recule jusqu'en position d'attente. 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que, dans le cas où l'ensemble de poussée (6) comprend une tête principale de poussée (70) et une tête auxiliaire de poussée (72) - l'étape e) de première poussée est assurée par la tête principale de poussée (70), l'extrémité postérieure (9) de barre étant alignée avec ladite tête principale (70), - ladite tête principale de poussée (70) est ensuite reculée pour autoriser l'extrémité postérieure (9) de barre à se déplacer latéralement pour s'aligner avec ladite tête auxiliaire (72) de poussée, et l'étape f) de seconde poussée à vibrations est assurée par la tête auxiliaire (72) de poussée.