Brevet FR2768071A1 — publié le 19990312

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des accessoires des machines-outils, en particulier des machines à commande numérique, des centres d'usinage, des machines ou lignes de transfert, pour l'usinage à grande vitesse ou pour lesquelles une grande précision de concentricité est requise, et a pour objet un dispositif d'assemblage et de désassemblage automatique d'outils avec un porte-outils par dilatation thermique de ce dernier. Le principe du frettage est connu depuis fort longtemps, également dans le contexte de l'assemblage outil / porte-outils. Ainsi, il existe actuellement des dispositifs de frettage porteoutilsf outils avec intervention manuelle pour l'emmanchement, nécessitant la mise en rotation des porte-outils, d'autres qui ne garantissent pas un emmanchement complet sur la hauteur désirée (d'où risque de perte d'outil en usinage), et d'autres encore qui ne présentent pas la sécurité d'emploi indispensable à l'utilisation industrielle. En outre, le chauffage du porte-outils ou de l'ensemble outil / porteoutils est réalisé actuellement soit par application directe d'une flamme, soit par projection d'un rayonnement calorique ou d'un flux d'air chaud ou encore par contact et conduction, la mise en oeuvre des deux premiers modes de chauffage étant souvent délicate en milieu industriel et le troisième mode de chauffage étant peu efficace et entraînant une durée de chauffage trop longue. Par ailleurs, aucun des procédés ou dispositifs connus ne permet de limiter le chauffage à une valeur juste suffisante pour l'assemblage ou le désassemblage de l'outil d'avec le porte-outils. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant notamment un dispositif d'assemblage et de désassemblage permettant le montage et le démontage rapides des outils dans des conditions de sécurité optimales, tout en utilisant la température juste nécessaire à l'emmanchement (ou au désemmanchement) afin de ne pas endommager les porte-outils par surchauffe. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif pour l'assemblage et le désassemblage d'un outil d'avec un porte-outils, tel que notamment un mandrin, caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué par un bâti support pourvu d'un moyen de réception et de maintien d'un porte-outils et de moyens d'emmanchement et d'extraction d'un outil coopérant avec un moyen de chauffage par induction de la partie du porte-outils destiné à recevoir l'outil par emmanchement. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale et partiellement en coupe d'un dispositif d'assemblage et de désassemblage selon l'inventeur, et, la figure 2 est une vue de détail en élévation latérale, et partiellement en coupe, à une échelle différente d'un induit de chauffage faisant partie du dispositif représenté à la revendication 1, et, la figure 3 est une vue en coupe selon A-A d'un détail du dispositif représenté sur la figure 1. Conformément à l'invention, et comme le montre la figure 1 des dessins annexés, le dispositif 1 pour l'assemblage et le désassemblage d'un outil 2 d'avec un porte-outil 3, est essentiellement constitué par un bâti support 4 pourvu d'un moyen 5 de réception et de maintien d'un porte-outils 3 et de moyens 6 et 7 d'emmanchement et d'extraction d'un outil 2 coopérant avec un moyen 8 de chauffage par induction de la partie 3' du porte-outils 3 destiné à recevoir l'outil 2 par l'emmanchement. Le moyen 5 de réception et de maintien du porte-outils 3 pourra, par exemple, consister en une douille adaptée à la taille du porte-outils 3 concerné et munie de moyens de serrage, ou en un étau dont les mâchoires sont conformées pour venir en contact intime avec le corps d'un porte-outils 3. L'emmanchement et, plus particulièrement, le désemmanchement de l'outil 2 d'avec le porte-outils 3 sont facilités lorsque ledit outil 2 présente une valeur de coefficient de dilatation thermique sensiblement plus faible que celle du porte-outils 3, et d'avantage encore lorsque l'outil 2 est réalisé en un matériau amagnétique ou faiblement magnétique. Comme le montre la figure 1 des dessins annexés, le bâti support 4 ou banc présente préférentiellement une structure verticale et les moyens d'emmanchement 6 et d'extraction 7 et les moyens 8 de chauffage par induction sont montés, avec faculté de blocage en position, sur au moins un coulisseau 9, 9' solidaire du bâti support 4, en étant concentriques ou alignés avec l'axe longitudinal du porte-outils 3 monté dans le moyen 5 de réception et de maintien. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens d'emmanchement 6 et d'extraction 7 consistent en des actionneurs linéaires à actions mutuellement opposées prolongés par des organes de poussée 6', 7' destinés à venir en contact avec l'outil 2, et dont l'un 6 est situé au dessus et l'autre 7 en dessous du moyen 5 de réception et de maintien du porte-outils 3, un moyen 10 de maintien de l'outil 2 en alignement avec le porte-outils 3 et de guidage pendant l'emmanchement et le désemmanchement étant prévu entre le moyen 6 d'emmanchement et le moyen 5 de réception et de maintien du porte-outils 3, par exemple, sous la forme d'un porte-canons monté sur le coulisseau 9, 9' et équipé d'un canon adapté au diamètre de l'outil 2 à emmancher, et interchangeable. Le blocage en position des moyens 6, 7, 8, et 10 sur le ou les coulisseau(x) 9, 9' pourra, par exemple, être réalisé au moyen d'un système du type tampon tangent et ledit ou lesdits coulisseau(x) 9, 9' présentent préférentiellement une structure profilée ou double ou dédoublée, par exemple sous la forme de deux barres parallèles espacées. L'organe de poussée 6' du moyen d'emmanchement 6 pourra se présenter, par exemple, sous la forme d'un doigt, alors que l'organe de poussée 7' du moyen d'extraction 7 peut consister en une tige allongée, destinée à s'étendre à travers l'orifice central du porte-outils 3 et à venir se loger dans un orifice borgne adapté ménagé à la base de l'outil 2 (voir figure 1). Afin de faciliter la mise en place et l'extraction du porte-outil 3 par rapport au moyen 5 de réception et de maintien, il peut être prévu que le moyen d'emmanchement 6 puisse être déplacé entre, d'une part, une position centrée d'utilisation dans laquelle il est aligné avec le porte-outils 3 monté dans le moyen 5 de réception et de maintien correspondant et, d'autre part, une position escamotée ou décalée angulairement de non utilisation dans laquelle il est situé en dehors du champ de dégagement vertical dudit porte-outils 3, ledit moyen 6 d'emmanchement pouvant être bloqué rigidement dans chacune des deux positions précitées. Conformément à une caractéristique de l'invention, représentée à la figure 1 et, plus particulièrement à la figure 2 des dessins annexés, le moyen 8 de chauffage par induction consiste en un induit tubulaire ou annulaire formé par une spire hélicoïdale 15 ou plusieurs spires hélicoïdales concentriques à section rectangulaire et destiné à entourer la partie 3' du porte-outils 3 recevant l'outil 2, sa hauteur étant au moins égale à celle de ladite partie 3' du porte-outils 3. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, L'induit 8 est formé d'une unique spire hélicoïdale 15 dont la structure rectangulaire de la section est allongée ou orientée radialement. Afin d'augmenter l'efficacité de l'induit 8 et de limiter les pertes magnétiques, l'induit tubulaire ou annulaire 8 peut être avantageusement entouré d'une cage 16 cylindrique concentnque en un matériau magnétique, comprenant des lumières ou des jours 16' allongé(e)s, orienté(e)s dans la direction de l'axe de l'induit tubulaire ou annulaire et réparti(e)s circonférentiellement de manière espacée. Les jours en forme de fentes 16' ménagées dans la paroi cylindrique de la cage 16 annulaire divise ladite paroi en une pluralité de lames orientées parallèlement aux lignes de flux magnétique et favorise le rebouclage extérieur du champ produit par l'induit 8, tout en évitant les déperditions magnétiques pouvant provenir de lignes de flux non alignées. La spire hélicoïdale 15 peut avantageusement présenter une quinzaine de tours et une section d'environ 20 mm2, permettant le passage d'un courant d'environ 70 A et autorisant un chauffage de la partie 3' du porte-outils 3 à une température d'environ 200 à 250"C. Comme le montre la figure 2 des dessins annexés la ou les spire(s) hélicoïdale(s) 15 et la cage cylindrique concentrique 16 sont solidarisées entre elles par deux flasques trouées 17 et 17' assemblés rigidement entre eux par une plaque de fixation 18, I'ensemble étant recouvert d'une enveloppe 19 en un matériau isolant amagnétique. En vue d'autoriser un retrait rapide de l'ensemble porte-outils 3 / outil 2 après assemblage, le dispositif 1 selon l'invention peut comprendre en outre, un moyen de refroidissement in situ du porte-outils 3 après emmanchement de l'outil 2 tel que, par exemple, un système d'éjection ou de soufflage d'air, de vaporisation d'un gaz caloriporteur ou analogue. Un déroulement contrôlé et automatique des opérations d'assemblage et de désassemblage peut être obtenu en prévoyant également une unité automatique de commande et de contrôle 20, tel que par exemple un automate programmable, pilotant la manoeuvre des moyens 6 et 7 d'emmanchement et d'extraction et gérant l'alimentation du moyen de chauffage par induction 8, en fonction notamment des mouvements relevés au niveau des moyens d'emmanchement 6 etlou d'extraction 7 constamment en appui sous contrainte sur l'outil 2 tout au long des opérations d'assemblage et de désassemblage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS l) Dispositif pour l'assemblage et le désassemblage d'un outil avec un porte-outils, tel que notamment un mandrin, caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué par un bâti support (4) pourvu d'un moyen (5) de réception et de maintien d'un porte-outils (3), de moyens (6 et 7) d'emmanchement et d'extraction d'un outil (2) coopérant avec un moyen (8) de chauffage par induction de la partie (3') du porte-outils (2) destiné à recevoir l'outil (4) par emmanchement. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bâti support (4) présente une structure verticale et en ce que les moyens d'emmanchement (6) et d'extraction (7) et les moyens (8) de chauffage par induction sont montés, avec faculté de blocage en position, sur au moins un coulisseau (9, 9') solidaire du bâti support (4), en étant concentriques ou alignés avec l'axe longitudinal du porte-outils (3) monté dans le moyen (5) de réception et de maintien. 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens d'emmanchement (6) et d'extraction (7) consistent en des actionneurs linéaires à actions opposées prolongés par des organes de poussée (6', 7') destinés à venir en contact avec l'outil (2), et dont l'un (6) est situé au dessus et l'autre (7) en dessous du moyen (5) de réception et de maintien du porte-outils (3), un moyen (10) de maintien de l'outil (2) en alignement avec le porte-outils (3) et de guidage pendant l'emmanchement et le désemmanchement étant prévu entre le moyen (6) d'emmanchement et le moyen (5) de réception et de maintien du porte-outils (3). 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, une partie de coulisseau supérieure (9) portant le moyen d'emmanchement (6), le moyen (8) de chauffage par induction et un moyen (10) de maintien aligné et de guidage de l'outil (2) et, d'autre part, une partie de coulisseau inférieure (9') portant le moyen (7) d'extraction, chacunes desdites parties de coulisseau (9 et 9') étant montée coulissantes sur une structure profilée verticale (11) au moyen de bagues de guidage (12) pourvues d'organes de blocage en position (12') et contrebalancée par des contrepoids (13, 13') adaptées aux masses cumulées respectives de la partie de coulisseau considéré (9 ou 9') et du ou des moyens (7 ou 6, 8 et 10) qu'elle porte, lesdits contrepoids (13, 13') pouvant, le cas échéant, être montés coulissantes sur une seconde structure profilée verticale (14), parallèle à la structure profilée verticale (11) portant lesdites parties de coulisseau (9 et 9'). 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le moyen (6) d'emmanchement peut etre déplacé entre, d'une part, une position centrée d'utilisation dans laquelle il est aligné avec le porteoutils (3) monté dans le moyen (5) de réception et de maintien correspondant et, d'autre part, une position escamotée ou décalée angulairement de non utilisation dans laquelle il est situé en dehors du champ de dégagement vertical dudit porteoutils (3), ledit moyen (6) d'emmanchement pouvant être bloqué rigidement dans chacune des deux positions précitées. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen (8) de chauffage par induction consiste en un induit tubulaire ou annulaire formé par une spire hélicoïdale (15) ou plusieurs spires hélicoïdales concentriques à section rectangulaire et destiné à entourer la partie (3') du porte-outils (3) recevant l'outil (2), sa hauteur étant au moins égale à celle de ladite partie (3') du porte-outils (3). 7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'induit (8) est formé d'une unique spire hélicoïdale (15) dont la structure rectangulaire de la section est allongée radialement. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que l'induit tubulaire ou annulaire (8) est entouré d'une cage (16) cylindrique concentrique en un matériau magnétique, comprenant des lumières ou des jours (16') allongé(e)s, orienté(e)s dans la direction de l'axe de l'induit (8) tubulaire ou annulaire et réparti(e)s circonférentiellement de manière espacée. 9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la ou les spire(s) hélicoïdale(s) (15) et la cage cylindrique concentrique (16) sont solidarisées entre elles par deux flasques trouées (17, 17') assemblés rigidement entre eux par une plaque de fixation (18), I'ensemble étant recouvert d'une enveloppe (19) en un matériau isolant amagnétique. 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un moyen de refroidissement in situ du porte-outils (3) après emmanchement de l'outil (2) tel que, par exemple, un système d'éjection ou de soufflage d'air, de vaporisation d'un gaz caloriporteur ou analogue. Il) Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 10, caractérisé en ce qu'il comporte également une unité automatique de commande et de contrôle (20), tel que par exemple un automate programmable, pilotant la manoeuvre des moyens (6 et 7) d'emmanchement et d'extraction et gérant l'alimentation du moyen de chauffage par induction (8), en fonction notamment des mouvements relevés au niveau des moyens d'emmanchement (6) et/ou d'extraction (7) constamment en appui sous contrainte sur l'outil (2) tout au long des opérations d'assemblage et de désassemblage.