Brevet FR2732634A1 — publié le 19961011

MAGASIN D'OUTILS POUR MACHINE-OUTIL. La présente invention concerne un magasin d'outils destiné à être monté sur une machine-outil. Un magasin d'outils connu décrit par JP-A-6-246572 (mis à l'inspection publique le 6 septembre 1994) possède des cases porte-outils ; un mécanisme de guidage des cases porte-outils est réalisé en reliant une paire de tiges supports à la surface supérieure de chaque case porte-outil, en fixant un élément de tête et un élément de contact, qui est en contact avec les cases porte-outils adjacentes, à chaque paire de tiges supports, et en supportant en rotation un galet de guidage (roulement) et un galet de prise en prise avec une roue dentée d'un mécanisme d'avance, sur chaque paire de tiges supports.Les guides de cases porteoutils sont montés dans une rainure de guidage sans fin possédant des surfaces de guidage verticales et des surfaces de guidage horizontales, les éléments de tête étant en appui sur les surfaces de guidage horizontales, les galets de guidage étant en contact roulant avec les surfaces de guidage verticales, et les cases porte-outils adjacentes étant en contact les unes avec les autres. Les cases porteoutils roulent à mesure qu'elles se déplacent le long de la rainure de guidage. Un centre d'usinage incorporant ce magasin d'outils connu a été développé afin d'usiner des pièces en acier en utilisant des outils avec des diamètres d'outil non supérieurs à 53 mm, c'est-à-dire des diamètres d'outil inférieurs au diamètre extérieur des cases porte-outils. Lors de l'usinage de pièces en alliages légers sur le centre d'usinage, des outils avec un diamètre d'outil supérieur à 53 mm, par exemple 75 mm, doivent être utilisés car la quantité de copeaux augmente lorsque des pièces en alliages légers sont usinées avec des outils ayant un diamètre d'outil non supérieur à 53 mm. Le pas des cases porte-outils du magasin d'outils connu précité est déterminé ou conçu en fonction d'un diamètre d'outil de 53 mm pour les outils et, de ce fait, le magasin d'outils connu est incapable de manipuler des outils de 75 mm de diamètre d'outil. Etant donné que les cases porte-outils du magasin d'outils connu sont guidées de manière à rouler le long de la rainure de guidage, les galets de guidage doivent être supportés en rotation, ce qui augmente le coût.Le mécanisme de guidage de chaque case porte-outil est réalisé par l'assemblage d'un nombre de pièces relativement grand, comprenant l'élément de tête, le galet de guidage, l'élément de contact et le galet de prise, et le tout est par conséquent coûteux. En conséquence, la présente invention a pour objet de proposer un magasin d'outils ayant une construction fondamentalement similaire à celle du magasin d'outils connu précité mais capable de manipuler des outils de diamètres qui n'auraient pas pu être manipulés avec le magasin d'outils connu précité. Selon la présente invention, un magasin d'outils destiné à être utilisé en association avec une machine-outil comprend: un corps de magasin muni d'une rainure de guidage sans fin; une pluralité de cases porte-outils destinées chacune à porter un outil et munies de manière fixe d'éléments de guidage qui s'engagent dans la rainure de guidage sans fin pour décrire un mouvement coulissant le long de la rainure de guidage; des galets libres agencés entre des cases porte-outils adjacentes et en contact avec elles, respectivement, et supportés dans la rainure de guidage sans fin de manière à se déplacer le long de la rainure de guidage sans fin; et un mécanisme d'avance destiné à déplacer les cases porte-outils et les galets libres le long de la rainure de guidage sans fin, les galets libres étant en contact avec les éléments de guidage des cases porte-outils adjacentes, respectivement. La rainure de guidage sans fin peut avoir des surfaces de guidage horizontales et des surfaces de guidage verticales, chaque case porte-outil peut être munie de deux éléments de guidage ayant une partie de tête en contact coulissant avec les surfaces de guidage horizontales de la rainure de guidage sans fin, et une partie guidée en contact coulissant avec les surfaces de guidage verticales de la rainure de guidage sans fin, et une partie de contact en contact avec les parties de contact des éléments de guidage adjacents, et les galets libres ont une forme et des dimensions substantiellement identiques à celles des éléments de guidage. De plus, l'élément de guidage peut être un élément d'un seul tenant possédant l'élément de tête, la partie guidée et la partie de contact, et au moins soit la surface de chaque élément de guidage, soit celle de la rainure de guidage peut être revêtue d'une pellicule permettant à chaque élément de guidage de coulisser le long de la rainure de guidage. La pellicule revêtant au moins soit la surface de chaque élément de guidage, soit celle de la rainure de guidage, est de préférence une pellicule de nickel contenant de fines particules et formée par dépôt autocatalytique. La pellicule revêtant soit la surface de l'élément de guidage, soit celle de la rainure de guidage est de préférence une pellicule de polytétrafluoréthylène. Les galets libres intercalés entre des cases porteoutils adjacentes augmentent le pas des cases porte-outils afin de permettre aux cases porte-outils de porter des outils de diamètre supérieur qui n'auraient pas pu être portés par les cases porte-outils du magasin d'outils connu précité. Les surfaces de guidage verticales de la rainure de guidage sans fin servent à guider les parties guidées des éléments de guidage de telle façon que les éléments de guidage coulissent le long des surfaces de guidage verticales, chaque partie de contact est en contact avec un galet libre adjacent à la case porte-outil, et les cases porte-outils coulissent le long de la rainure de guidage sans fin. L'objet ci-dessus ainsi que d'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à partir de la description suivante, faite en liaison avec les dessins joints, sur lesquels La figure 1 est une vue en plan d'un centre d'usinage La figure 2 est une vue latérale du centre d'usinage de la figure 1 La figure 3 est une vue en plan d'un magasin d'outils selon un mode de réalisation préféré de la présente invention La figure 4 est une vue de dessous du magasin d'outils de la figure 3 La figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 3 La figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 3 La figure 7 est une vue en coupe selon la ligne Vil-Vil de la figure 3 La figure 8 est une vue en coupe partielle latérale d'une case porte-outil et d'un galet libre La figure 9 est une vue dans la direction de la flèche IX sur la figure 8 ; et La figure 10 est une vue en coupe selon la ligne X-X de la figure 8. Un magasin d'outils dans un mode de réalisation préféré de la présente invention va être décrit tel qu'il est appliqué à un centre d'usinage vertical 1. En se référant aux figures 1 et 2, le centre d'usinage 1 possède un châssis principal la, une colonne 3 supportée de manière à pouvoir se déplacer dans les directions longitudinale et transversale dans un plan horizontal du châssis principal la, et une poupée 5 supportée de manière à pouvoir décrire un mouvement coulissant vertical, c'est-à-dire un mouvement suivant l'axe d'une broche 4, sur la colonne 3. Un dispositif changeur d'outils 6 est agencé près de la broche supportée dans une attitude verticale dans la poupée 5. Un magasin d'outils 7 est prévu à côté de la colonne 3. Comme le montre la figure 4, le magasin d'outils 7 supporte de manière suspendue une pluralité de cases porte-outils 61 (seize cases porte-outils dans ce mode de réalisation) et une pluralité de galets libres 62 (seize galets libres dans ce mode de réalisation). Le magasin d'outils 7 positionne chaque case porte-outil 61 portant un outil souhaité T (Figure 10) dans une position indexée ou une position d'attente P, et le dispositif changeur d'outils 6 remplace un outil T monté sur la broche par l'outil T souhaité lorsque la poupée 5 est relevée dans une position correspondant à une position de changement d'outil Q. Le dispositif changeur d'outils 6 peut être de n'importe quel type approprié tel qu'un dispositif changeur d'outils du type à deux bras oscillants muni de deux bras oscillants capables chacun de pivoter sur une plage angulaire de 1800. Se reporter à JP-A-63-52945 pour plus de détails. Les figures 3 à 7 montrent le magasin d'outils 7 qui est substantiellement le même dans sa construction de base qu'un magasin d'outils, tel que proposé dans JP-A-6-246572. Comme le montrent les figures 3 et 5, un corps de magasin 59 possède une extrémité de base montée sur une platine 57 montée sur un support 58 fixé sur la surface latérale de la colonne 3, et un mécanisme d'avance 55 et un mécanisme d'extraction de case 56 sont montés de manière fixe sur le corps de magasin 59. Comme le montre la figure 4, une première rainure de guidage non circulaire 60 est formée le long de la périphérie de la surface inférieure du corps de magasin 59. La première rainure de guidage 60 est continue mais elle est interrompue seulement au niveau d'une partie découpée 97.Une coulisse 9, qui peut être déplacée dans la direction de la flèche A et qui est formée avec une seconde rainure de guidage 98, est montée dans la partie découpée 97 afin de former une rainure de guidage sans fin 60A conjointement avec la première rainure de guidage 60. Comme le montre la figure 10, la première rainure de guidage 60 et la seconde rainure de guidage 98 possèdent des surfaces de guidage horizontales 108 et des surfaces de guidage verticales 109. Les cases porte-outils 61 et les galets libres 62 sont agencés de manière alternée dans la rainure de guidage 60A et supportés de manière à se déplacer le long de la rainure de guidage 60A. Chaque case porte-outil 61 et le galet libre 62 adjacent sont contigus ou en contact l'un avec l'autre. La case porte-outil 61 et le galet libre 62 vont être décrits en se référant aux figures 8, 9 et 10. La case porte-outil 61 possède un corps de case 61a munie d'un trou conique 65 destiné à recevoir la queue conique d'un outil T, des billes 67 et des ressorts 68. Les ressorts 68 forcent les billes 67 en prise avec le tenon de traction 66 de l'outil T afin de maintenir l'outil T dans le corps de case porte-outil 61a. Une paire d'éléments de guidage 70 sont fixés sur la surface supérieure du corps de case 61a en position dressée au moyen de vis 71. Chaque élément de guidage 70 possède une partie de tête circulaire 72, une partie guidée 73, une partie de contact 74 et une partie de prise 75.La surface de l'élément de guidage 70 est revêtue d'une pellicule de nickel contenant de fines particules d'oxyde, de carbures et de métaux tels que du BN, du SiC, de l'Al203 et similaires, et formée par dépôt autocatalytique. La pellicule de nickel contenant de telles fines particules améliore la résistance à l'abrasion et la propriété de glissement de l'élément de guidage 70. Par exemple, la surface de l'élément de guidage 70 revêtue d'une pellicule de nickel contenant de fines particules de BN et formée par dépôt autocatalytique possède une dureté de l'ordre de HV 450 à 500 et un coefficient de frottement dynamique de 0,05 ou inférieur. La partie de tête 72 de l'élément de guidage 70 de la case porte-outil 61 est en appui sur les surfaces de guidage horizontales 108 de la rainure de guidage 60A afin que la case porte-outil 61 soit suspendue au corps de magasin 59. La partie guidée 73 de l'élément de guidage 70 est en contact coulissant avec les surfaces de guidage verticales 109 de la rainure de guidage 60A de telle sorte que la case porte-outil 61 puisse coulisser le long de la rainure de guidage 60A. il est important que le galet libre 62 soit de construction identique à celle de l'élément de guidage 70. Toutes les cases porte-outils 61 et tous les galets libres 62 sont agencés de manière alternée sur le corps de magasin 59, les éléments 70 de support des cases porte-outils 61 et les galets libres 62 étant introduits dans la rainure de guidage 60A et les parties de contact 74 des éléments de guidage 70 adjacents et les galets libres 62 étant en contact l'un avec l'autre comme le montre la figure 9. En conséquence, les cases porte-outils 61 sont agencées à un pas S (figure 8) qui est suffisamment grand pour que chaque case porte-outil 61 puisse contenir un outil de grande taille LT d'un diamètre de 75 mm, par exemple, supérieur à celui des corps de cases 61a des cases porte-outils 61. Les parties de prise 75 sont en prise avec une roue dentée 87 (figure 3) comprise dans le mécanisme d'avance 55. En se référant à la figure 6, le mécanisme d'avance 55 possède un arbre 86 supporté en rotation dans des paliers 85 sur un bossage 84 du corps de magasin 59, la roue dentée 87 montée de manière fixe sur l'extrémité inférieure de l'arbre 86, un pignon réducteur 88 et un moteur d'indexage réversible 89 ayant un arbre d'entraînement 90. Le pignon réducteur 88 possède un arbre de sortie couplé à l'arbre 86, et un arbre d'entrée couplé avec l'arbre d'entraînement 90 du moteur d'indexage 89. Le moteur d'indexage 89 entraîne la roue dentée 87 en rotation afin d'entraîner les cases porteoutils 61 et les galets libres 62 en mouvement le long de la rainure de guidage 60A de manière à positionner la case porte-outil 61 contenant un outil T souhaité dans la position d'attente P. En se référant à la figure 7, le mécanisme d'extraction de case 56 possède un châssis 92 fixé sur le corps de magasin 59 et muni d'un espace 94 qui s'ouvre en direction de la broche 4 du centre d'usinage 1. Deux tiges de guidage 95 sont maintenues de manière à s'étendre dans une direction horizontale dans l'espace 94 et à dépasser à l'extérieur du corps de magasin 59, et la coulisse 96 est supportée sur les tiges de guidage 95 de manière à décrire un mouvement coulissant entre la position d'attente P et une position de changement d'outil Q. La partie inférieure de la coulisse 96 se trouve dans la partie découpée 97 formée dans la surface inférieure du corps de magasin 59 et elle est munie de la seconde rainure de guidage 98, qui a la même section transversale que la première rainure de guidage 60.Lorsque la coulisse 96 est positionnée dans la position d'attente P, la seconde rainure de guidage 98 est continue avec la première rainure de guidage 60 de telle sorte que la case porte-outil 61 puisse être transférée de la première rainure de guidage 60 à la seconde rainure de guidage 98. Un moteur d'extraction de case 101 est installé sur la surface supérieure du châssis 92, et un bras oscillant 103 est relié à l'arbre de sortie 102 du moteur d'extraction de case 101. Un galet 104 est supporté en rotation sur l'extrémité du bras oscillant 103 et monté dans une rainure allongée 105 formée dans la surface supérieure de la coulisse 96. Lorsque le bras oscillant 103 est entraîné en rotation par le moteur d'extraction de case 101, le galet 104 ajusté dans la rainure allongée 105 déplace la coulisse 96 entre la position d'attente P et la position de changement d'outil Q. Le fonctionnement du magasin d'outils 7 sur le centre d'usinage 1 va être décrit ci-après. Des outils T nécessaires pour une opération d'usinage souhaitée sont placés dans les cases porte-outils 61, respectivement, avant de démarrer le centre d'usinage 1 pour l'opération d'usinage. Tandis que l'outil T mandriné sur la broche 4 du centre d'usinage 1 est en cours d'utilisation pour l'usinage, le magasin d'outils 7 indexe ou positionne la case porte-outil 61 contenant l'outil T suivant dans la position d'attente P en faisant tourner la roue dentée 87 entraînée par le moteur d'indexage 89 afin de déplacer les cases porte-outils 61 et les galets libres 62 le long de la rainure de guidage 60A, les parties de contact 74 des cases porte-outils 61 adjacentes et les galets libres 62 étant en contact les uns avec les autres. Les parties de tête 72 des éléments de guidage 70 fixés sur la case porte-outil 61, et celles des éléments de guidage 70 servant de galets libres 62 glissent sans à-coup le long des surfaces de guidage horizontales 108 de la rainure de guidage 60A, et les parties de guidage 73 des éléments de guidage 70 glissent sans à-coup le long des surfaces de guidage verticales 109 de la rainure de guidage 60A. A réception d'une instruction de changement d'outil en provenance d'un contrôleur, le magasin d'outils 7 actionne le moteur d'extraction de case 101 pour faire avancer la coulisse 96 maintenant la case porte-outil 61 positionnée dans la position d'attente P afin de positionner la case porte-outil 61 dans la position de changement d'outil Q. En même temps, la poupée 5 est relevée par rapport à la colonne 3 dans une position correspondant à la position de changement d'outil Q. Ensuite, le dispositif changeur d'outils 6 enlève l'outil de la broche 4 et place l'outil T contenu dans la case porte-outil 61 positionnée dans la position de changement d'outil Q sur la broche 4.Par la suite, la coulisse 96 se rétracte pour ramener la case porte-outil 61 de la position de changement d'outil Q à la position d'attente P, et le magasin d'outils 7 effectue l'opération d'indexage d'outil afin de positionner la case porte-outil 61 contenant l'outil T suivant dans la position d'attente P en préparation de l'opération de changement d'outil suivante. Comme il a été décrit précédemment, les cases porteoutils 61 et les galets libres 62 sont agencés de manière alternée sur le corps de magasin 59 de manière à coulisser le long de la rainure de guidage 60A, les parties de contact 74 des éléments de guidage 70 fixés sur les cases porteoutils 61 et celles des éléments de guidage 70 adjacents aux éléments de guidage 70 fixés sur les cases porte-outils 61 et servant de galets libres 62 étant en contact les unes avec les autres. Ainsi, le magasin d'outils 7 de la présente invention a fondamentalement la même construction que le magasin d'outils de la technique antérieure précité, mais le pas S entre les cases porte-outils 61 successives du premier cité est supérieur à celui des cases porte-outils successives du dernier cité.Par conséquent, le magasin d'outils 7 de la présente invention est capable de manipuler des outils T de diamètres supérieurs au diamètre des corps de cases 61a. Etant donné que la surface de chaque élément de guidage 70 est revêtue d'une pellicule de nickel formée par dépôt autocatalytique et contenant de fines particules afin de permettre aux éléments de guidage 70 de coulisser sans àcoup le long de la rainure de guidage 60A, l'élément de guidage 70 n'a pas besoin d'être équipé de galets de guidage roulant le long de la rainure de guidage 60A, ce qui contribue à réduire le coût. Etant donné que l'élément de guidage 70 est un élément d'un seul tenant ayant la partie de tête 72, la partie guidée 73, la partie de contact 74 et la partie de prise 75, le magasin d'outils 7 de la présente invention nécessite moins de pièces que le magasin d'outils de la technique antérieure précité, ce qui contribue également à réduire le coût. La pellicule destinée à revêtir la surface de chaque élément de guidage 70 ne se limite pas nécessairement à la pellicule de nickel contenant de fines particules et formée par dépôt autocatalytique; la surface de chaque élément de guidage 70 peut être revêtue avec n'importe quelle pellicule appropriée résistant à l'abrasion, dès lors que la pellicule a un coefficient de frottement dynamique de 0,15 ou inférieur. Par exemple, la surface de chaque élément de guidage 70 peut être revêtue d'une pellicule de polytétrafluoroéthylène. Le magasin d'outil 7 peut être monté sur une colonne fixe au lieu d'être monté sur la colonne mobile 3. Le magasin d'outils 7 peut être utilisé en association avec une machine-outil autre que le centre d'usinage vertical 1, par exemple un centre d'usinage horizontal ou une aléseuse, et il peut être installé séparé d'une machine-outil. Bien que la présente invention a été décrite dans sa forme préférée avec un certain degré de particularité, il est évident que de nombreuses modifications et variantes peuvent y être apportées. Par conséquent, il doit être entendu que la présente invention peut être mise en pratique autrement que selon la description spécifique qui en a été faite ici sans s'écarter de son cadre et de son esprit. REVENDICATIONS 1. Magasin d'outils destiné à être utilisé avec une machine-outil, caractérisé en ce qu'il comprend un corps de magasin (59) muni d'une rainure de guidage sans fin (60A) une pluralité de cases porte-outils (61) destinées à contenir chacune un outil (T), munies de manière fixe d'éléments de guidage (70) en prise avec la rainure de guidage sans fin afin de se déplacer en coulissant le long de la rainure de guidage des galets libres (62) agencés entre des cases porteoutils (61) adjacentes et en contact avec celles-ci, respectivement, et supportés dans la rainure de guidage sans fin (60A) de manière à se déplacer le long de la rainure de guidage sans fin, et un mécanisme d'avance (55) destiné à déplacer les cases porte-outils (61) et les galets libres (62) le long de la rainure de guidage sans fin (60A), les galets libres étant en contact avec les éléments de guidage des cases porteoutils adjacentes, respectivement. 2. Magasin d'outils selon la revendication 1, dans lequel la rainure de guidage sans fin (60A) possède des surfaces de guidage horizontales (108) et des surfaces de guidage verticales (109), chaque case porte-outil (61) est munie de deux éléments de guidage (70) ayant chacun une partie de tête (72) en contact coulissant avec les surfaces de guidage horizontales de la rainure de guidage sans fin, une partie guidée (73) en contact coulissant avec les surfaces de guidage verticales de la rainure de guidage sans fin, et une partie de contact (74) en contact avec les parties de contact des éléments de guidage adjacents, et les galets libres (62) ont une forme et des dimensions substantiellement identiques à celles des éléments de guidage (70). 3. Magasin d'outils selon la revendication 1, dans lequel l'élément de guidage (70) est un élément d'un seul tenant possédant la partie de tête (72), la partie guidée (73) et la partie de contact (74), et au moins l'une des surfaces de chaque élément de guidage et celle de la rainure de guidage est revêtue d'une pellicule permettant à chaque élément de guidage de coulisser le long de la rainure de guidage. 4. Magasin d'outils selon la revendication 2, dans lequel la pellicule sur au moins l'une des surfaces de chaque élément de guidage (70) et celle de la rainure de guidage (60A) comprend une pellicule de nickel contenant de fines particules et formée par dépôt autocatalytique. 5. Magasin d'outils selon la revendication 2, dans lequel la pellicule sur au moins l'une des surfaces de l'élément de guidage (70) et celle de la rainure de guidage (60A) comprend une pellicule de polytétrafluoroéthylène.