Brevet FR2767729A1 — publié le 19990226

MODULE D'USINAGE A CHANGEMENT AUTOMATIQUE D'OUTILS. L'invention se rapporte à un module d'usinage à changement automatique d'outils, intégrable à une machine, et concerne plus particulièrement un perfectionnement permettant d'effectuer les changements d'outils en temps masqué pour supprimer les temps morts entre les phases d'usinage requérant des outils différents. Un module du genre concerné, notamment pour la fabrication de pièces en série pour l'industrie automobile, comporte généralement une unité d'usinage appelée broche, susceptible de porter l'outil, montée sur un système de déplacement selon trois axes perpendiculaires, et une tourelle porte-outils, placée à la limite du champ d'action de la broche. La tourelle comporte un disque muni de pinces à sa périphérie , chaque pince est apte à enserrer un outil. Le disque peut tourner pour occuper un nombre prédéterminé de positions stables, il peut aussi se déplacer d'une course limitée dans la direction de son propre axe de rotation. Le système de déplacement de la broche peut être commandé pour amener l'extrémité de ladite broche à un emplacement prédéterminé au voisinage de la périphérie du disque, c'est-à-dire près d'une pince La combinaison des deux mouvements du disque et la commande des pinces concernées permet, selon une procédure classique, de remettre l'outil qui vient d'être utilisé à son emplacement réservé sur la tourelle, puis de faire tourner celle-ci en sorte que le nouvel outil sélectionné pour la suite du programme d'usinage puisse être monté à l'extrémité de la broche. Le déplacement du disque selon son axe permet de retirer un outil de la broche puis de replacer un autre outil sélectionné à l'extrémité de celle-ci. Tous ces mouvements sont opérés automatiquement par commandes numériques préprogrammées. Cependant, le déroulement des opérations pour le changement d'un outil requiert chaque fois un certain temps pendant lequel l'usinage proprement dit est interrompu. L'invention permet de réaliser ces changements d'outils en temps masqué et de supprimer tous les temps morts. Plus précisément, I'invention concerne un module d'usinage à changement automatique d'outils, du type selon lequel une unité d'usinage ou broche coopère avec une tourelle porte-outils, ladite broche étant apte à recevoir un outil prélevé sur une telle tourelle et étant portée par un mécanisme de déplacement la rendant mobile selon plusieurs directions perpendiculaires entre elles, de préférence trois directions orthogonales, caractérisé en ce qu'il comporte deux telles broches, d'axes parallèles respectivement portées par deux supports faisant partie dudit mécanisme de déplacement, couplés à des premiers moyens de guidage et d'entraînement définissant deux chemins de déplacement respectifs perpendiculaires aux axes des broches et en ce qu'une tourelle précitée est agencée pour coopérer avec l'une ou l'autre broche, lorsque le support de celle-ci est à une position prédéterminée le long de son chemin de déplacement Les deux chemins de déplacement sont, de préférence, rectilignes et parallèles , ils sont par exemple verticaux. Selon un mode de réalisation préféré, les deux chemins de déplacement sont d'écartement constant et la tourelle se déplace pour venir se placer en regard de l'un ou de l'autre. Plus précisément, une telle tourelle est montée sur un équipage mobile se déplaçant selon une direction perpendiculaire à la fois aux axes des broches et à leur direction de déplacement définie par les deux chemins, en sorte que ladite tourelle puisse occuper deux positions prédéterminées, pour lesquelles elle est en mesure de coopérer avec l'une ou l'autre broche, respectivement, lorsque celle-ci est dans sa position prédéterminée précitée. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un module d'usinage conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure I est une vue en élévation partiellement en coupe d'un module d'usinage conforme à l'invention - la figure 2 est une coupe 11-11 de la figure 1 , et, - la figure 3 est une vue de dessus partiellement en coupe du même module. Sur les dessins, on a représenté un module d'usinage 10 à commandes numériques programmables, par exemple adaptable sur ligne transfert, typiquement pour l'usinage de pièces en série, notamment des pièces d'automobiles. Ce module comprend principalement deux unités d'usinage ou broches 1 la, 1 lb, une tourelle porte-outils 12 et un mécanisme de déplacement 13 des broches, pour rendre celles-ci mobiles selon plusieurs directions perpendiculaires entre elles, en l'occurrence ici trois directions orthogonales X, Y et Z. Dans l'exemple, les directions X et Z sont horizontales et la direction Y est verticale. Les deux broches 1 la, 1 lob entraînées par des moteurs 14a, 14b, ont des axes de rotation parallèles Aa, Ab, selon la direction Z. Chaque broche est apte à recevoir un outil 16 prélevé sur la tourelle 12, selon un procédure classique. A cet effet, la tourelle se compose d'un disque 18 formant support, dont l'axe de rotation T s'étend selon la direction Z. Ce disque est muni de douze pinces 19 à sa périphérie, chacune susceptible d'enserrer un outil différent. La tourelle porte donc un maximum de douze outils et les emplacements de ceux-ci, déterminés par les pinces, sont régulièrement espacés circonférentiellement à la périphérie du disque 18. Une rotation indexée du disque entraîné par un moteur 39 permet de présenter un outil (ou une pince vide) à I'extrémité d'une broche lorsque le disque et ladite broche sont dans des positions prédéterminées adéquates. Le disque est mobile selon la direction Z, dans un sens pour séparer un outil d'une broche à l'aide d'une pince, puis dans l'autre sens, après rotation du disque, pour replacer un autre outil choisi à l'extrémité de ladite broche. La présence de deux broches 1 la, I lb, d'axes parallèles susceptibles de coopérer tour à tour avec la tourelle 12 est une caractéristique importante de l'invention qui permet le changement des outils en temps masqué et, par conséquent, d'augmenter la cadence de production, conformément au but de l'invention. A cet effet, le mécanisme 13 comporte deux supports 21a, 21b, couplés à des premiers moyens de guidage et d'entraînement 22 définissant deux chemins de déplacement respectifs Ca, Cb, pour les supports 21a, 21b. Ces chemins sont perpendiculaires aux axes des broches. Plus précisément ici, ils sont rectilignes et parallèles, s'étendant selon la direction Y, c'est-à-dire verticalement. Ils sont d'écartement constant. Autrement dit, les deux supports se déplacent verticalement l'un à côté de l'autre, entraînant les broches. Pour ce faire, de façon connue en soi, chaque support coulisse entre deux guides parallèles 25, 26 et est relié à une vis à billes 28a, 28b, (entraînée par un moteur 29a, 29b, respectivement) et à un vérin d'équilibrage 30a, 30b, parallèle à la vis à billes. La tourelle 12 est agencée pour coopérer avec l'une ou l'autre broche i la, I lb, lorsque le support 21 a, 21 b, de celle-ci est dans une position prédéterminée le long de son chemin de déplacement. C'est la situation de la broche l la à la figure 1. On entend par "coopérer", le fait que la tourelle et la broche sont placées l'une par rapport à l'autre, de façon à pouvoir réaliser un changement d'outil essentiellement par rotation-translation de la tourelle. Dans l'exemple, la tourelle est montée sur un équipage mobile 34 susceptible de se déplacer selon une direction perpendiculaire à la fois aux axes Aa et Ab des broches (c'est-à-dire la direction Z) et à leur direction de déplacement définie par leurs deux chemins Ca, Cb (c'est-à-dire la direction Y). Dans l'exemple, L'équipage mobile 34 se déplace donc suivant la direction X, de sorte que la tourelle peut occuper deux positions prédéterminées pour lesquelles elle est en mesure de coopérer avec l'une ou l'autre broche respectivement, lorsque le support de celle-ci est dans sa position prédéterminée précitée. Ici, les deux positions de la tourelle sont définies à la partie supérieure de chaque chemin de déplacement Ca, Cb, des supports 21a, 21b. Sur la figure 1, la tourelle est représentée à l'extrémité du chemin de déplacement Ca et son autre position à l'extrémité du chemin de déplacement Cb est représentée par un cercle en trait mixte. L'équipage mobile 34 se déplace le long de deux tiges 36 (orientées suivant la direction X) et porte notamment le moteur d'entraînement 39 de la tourelle, permettant de faire tourner le disque 1 8 dans les opérations de changement d'outil. L'équipage mobile 34 est déplacé par un vérin 40 le long des tiges 36. La tourelle 12 et son équipage mobile 34, les deux tiges 36, les deux broches I la, l lb, leurs supports 21a, 2 lob et leurs moyens de guidage 22, sont portés par un même bâti 38 faisant partie du mécanisme de déplacement 13 des broches. Ce bâti est lui-même déplaçable. II est porté par un socle intermédiaire 40 et des deuxièmes moyens de guidage et d'entraînement 42 sont agencés entre le bâti 38 et le socle 40, définissant une direction de déplacement du bâti dans son ensemble, perpendiculairement à la direction des deux chemins Ca, Cb, ici parallèlement aux axes des deux broches, c'est-à-dire la direction Z. Ces deuxièmes moyens de guidages et d'entraînement comprennent des patins 41 appartenant au bâti et coulissant sur des rails 44 appartenant au socle, ainsi qu'une vis à billes 43 entraînée par un moteur 46 via un système de transmission 45. Le socle intermédiaire 40 est lui-même porté par une embase 50, qui peut être fixée au sol, et des troisièmes moyens de guidage et d'entraînement 52 sont agencés entre le socle 40 et l'embase 50, définissant ainsi une autre direction de déplacement du bâti 38 (et du socle 40), ici la direction X perpendiculaire aux axes desdites broches. Ces troisièmes moyens de guidage et d'entraînement comportent des patins 51 appartenant au socle 40 et coulissant sur des rails 54 appartenant à l'embase 50, ainsi qu'une vis à billes 53 entraînée par un moteur 56 via un système de transmission 55. Le fonctionnement est simple et découle avec évidence de la description qui précède. Pendant que l'une des broches est normalement utilisée pour une phase d'usinage, avec un outil particulier prélevé sur la tourelle, le support de l'autre broche est déplacé vers le haut et la tourelle 12 est placée dans sa position prédéterminée correspondante permettant le changement de l'outil porté par la broche. Les opérations de changement d'outil sont classiques et bien connues de l'homme de l'art. Le changement d'outil, et donc la préparation de la prochaine phase d'usinage, est par conséquent d'opérer en temps masqué, de sorte que cette autre broche peut immédiatement être mise en service avec le nouvel outil adéquat dès la fin de la phase d'usinage opérée par la précédente. Bien entendu, I'invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier du module qui vient d'être décrit. De nombreuses variantes sont possibles. En particulier, le module peut comporter plusieurs tourelles. Ceci peut permettre d'augmenter le nombre d'outils disponibles. En particulier, le module peut comporter deux tourelles respectivement dédiées aux deux broches. Dans ce cas, le mécanisme de déplacement de la tourelle selon la direction X peut être supprimé. REVENDICATIONS - - Module d'usinage à changement automatique d'outils, du type selon lequel une unité d'usinage ou broche coopère avec une tourelle porte-outils, ladite broche étant apte à recevoir un outil prélevé sur une telle tourelle et étant portée par un mécanisme de déplacement (13) la rendant mobile selon plusieurs directions perpendiculaires entre elles, de préférence trois directions orthogonales, caractérisé en ce qu'il comporte deux telles broches (I la, il b), d'axes parallèles respectivement portées par deux supports (21a, 21b) faisant partie dudit mécanisme de déplacement, couplés à des premiers moyens de guidage et d'entraînement (22) définissant deux chemins de déplacement respectifs (Ca, Cb) perpendiculaires aux axes des broches et en ce qu'une tourelle (12) précitée est agencée pour coopérer avec l'une ou l'autre broche, lorsque le support de celle-ci est à une position prédéterminée le long de son chemin de déplacement. 2 - Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits deux chemins de déplacement (Ca, Cb) sont rectilignes et parallèles, de préférence verticaux. 3 - Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits deux chemins de déplacement (Ca, Cb) sont d'écartement constant. 4 - Module selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une telle tourelle (12) est montée sur un équipage mobile (34) se déplaçant selon une direction perpendiculaire à la fois aux axes (Aa, Ab) des broches et à leur direction de déplacement (Y) définie par les deux chemins en sorte que ladite tourelle puisse occuper deux positions prédéterminées pour lesquelles elle est en mesure de coopérer avec l'une ou l'autre broche, respectivement lorsque le support de celleci est dans sa position prédéterminée précitée. 5 - Module selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tourelle (12) et son équipage mobile les deux broches (1 la, l lb), leurs supports (21a, 21b) et leurs moyens de guidage et d'entraînement sont portés par un même bâti (38) faisant partie du mécanisme de déplacement (13) précité, ce bâti étant lui-même déplaçable. 6 - Module selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit bâti (38) est porté par un socle intermédiaire (40) et en ce que des deuxièmes moyens de guidage et d'entraînement (42) sont agencés entre ledit bâti et ledit socle, définissant une direction de déplacement (Z) du bâti perpendiculaire à celle des deux chemins de déplacement précités, par exemple parallèle aux axes desdites broches. 7 - Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit socle intermédiaire (40) est porté par une embase (50) et en ce que des troisièmes moyens de guidage et d'entraînement (52) sont agencés entre ledit socle et ladite embase définissant une autre direction de déplacement (X) du bâti, perpendiculaire à celle des deux chemins de déplacement précités, par exemple perpendiculaire aux axes desdites broches. 8 - Module selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs tourelles (12). 9 - Module selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce qu'il comporte deux tourelles respectivement dédiées aux deux broches.