FR2529127A1 - Appareil de changement automatique d'outil, magasin d'outils utilise avec cet appareil, procede pour faire tourner selectivement un carrousel d'outils et ensemble a porte-outil - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE MACHINE-OUTIL EQUIPEE D'UN APPAREIL AUTOMATIQUE 50 DE CHANGEMENT D'OUTIL. CET APPAREIL COMPREND UN CARROUSEL 56 COMPORTANT DES POSTES 60 D'OUTILS. CHAQUE POSTE EST MONTE DE FACON A POUVOIR EXECUTER DES MOUVEMENTS HORIZONTAUX ET VERTICAUX INDEPENDANTS PAR RAPPORT AU CARROUSEL, ET IL COMPORTE UN COLLET COURBE FACILITANT LA MISE ENPLACE ET L'ENLEVEMENT D'OUTILS. LE CARROUSEL 56 EST MONTE HORIZONTALEMENT SUR LA TABLE D'UNE MACHINE-OUTIL ET IL PEUT ETRE TOURNE A L'AIDE DE LA BROCHE DE LA MACHINE-OUTIL, SOUS L'ACTION DES MOTEURS NORMAUX DE CETTE MACHINE-OUTIL. DOMAINE D'APPLICATION : MACHINES-OUTILS, NOTAMMENT FRAISEUSES VERTICALES.

Description

2529127.

L'invention concerne d'une manière générale les machines-outils, et plus particulièrement un appareil destiné à maintenir et changer automatiquement des outils

utilisés lors des opérations effectuées par une machine-

outil. Ainsi qu'il est bien connu de l'homme de l'art, des machinesoutils à commande numérique ont été utilisées largement pour exécuter diverses opérations complexes sur

une pièce Les machines-outils à commande numérique peu-

vent être programmées pour effectuer diverses opérations successives dont certaines exigent des changements d'outils successifs.

Des dispositifs automatiques, de changement d'ou-

til et des dispositifs manuels de "changement rapide" sont utilisés pour accroître la vitesse et le rendement des machines-outils Certains dispositifs manuels de changement rapide sont relativement simples à mettre en oeuvre et réalisent à la fois une libération rapide et une prise

rapide d'un outil Cependant, les dispositifs manuels man-

quent d'efficacité en raison de la nécessité de procéder

à un changement manuel.

Les dispositifs automatiques de changement d'outil utilisés jusqu'à présent sont complexes, comportent souvent plusieurs bras supplémentaires qui prennent et maintiennent des outils et transfèrent les outils entre

une broche de machine-outil et un râtelier de rangement.

Ces dispositifs exigent généralement des mouvements d'outil extérieurs à la machine pour faire fonctionner les bras supplémentaires, ce qui ajoute au temps demandé pour un

changement d'outil En outre, de nombreux dispositifs uti-

lisés jusqu'à présent demandent un espace supplémentaire

pour pouvoir déplacer sans gêne les éléments supplémentaires.

Des moteurs auxiliaires sont généralement nécessaires à la mise en oeuvre des bras de changement d'outil, etc De tels moteurs sont coûteux et peuvent être volumineux et

consommateurs d'espace supplémentaire.

L'invention concerne un appareil de changement automatique d'outil, compact, simple à mettre en oeuvre

et capable d'effectuer des changements rapides d'outils.

L'appareil utilise les possibilités actuelles des machines-

outils à commande numérique avec des porte-outils à change-

ment rapide, du type manuel.

L'invention concerne donc un appareil de change- ment d'outil qui, dans une forme préférée de réalisation, comprend un carrousel tournant Le changeur d'outil

convient à un montage direct sur une table de machine-outil.

Le carrousel comprend des colliers montés et supportés de façon indépendante, mobiles verticalement et horizontalement par rapport à ce carrousel Chaque poste d'outil comporte un collier destiné à recevoir un adaptateur d'outil Un mécanisme de libération d'outil commande un ensemble à

porte-outil à changement rapide, porté par la machine-outil.

Le mécanisme de libération comprend un cliquet destiné à

s'enclencher avec un écrou de verrouillage du porte-outil.

Une came de porte-outil actionne un mécanisme à butée mobile pour engager sélectivement le cliquet et l'écrou

de verrouillage Un ensemble à ressort aide en outre l'en-

clenchement sélectif du cliquet et de l'écrou de verrouillage.

Le carrousel est mis en rotation par la broche de la

machine-outil qui est commandée conjointement avec le mouve-

ment de la table de la machine-outil, par les moteurs normaux de la machine Le mécanisme de libération de l'outil est actionné par rotation du porte-outil par la broche de la machine-outil Le changeur d'outil comprend un carter

peu volumineux destiné à protéger les outils et les adapta-

teurs d'outils pendant le stockage.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'une

machine-outil comportant l'appareil de changement automa-

tique d'outil selon l'invention; la figure 2 est une vue en perspective d'un adaptateur d'outil du type à changement rapide, conforme à la présente invention; la figure 3 est une élévation d'un ensemble à porteoutil du type à changement rapide utilisé avec l'appareil de changement d'outil de la figure 1; la figure 4 est une coupe axiale de l'ensemble à porte-outil de la figure 3; la figure 5 est une coupe longitudinale de l'appareil de changement d'outil de la figure 1; la figure 6 est une vue en perspective éclatée d'une partie de l'ensemble à carrousel de l'appareil de r 10 changement d'outil de la figure 1, la figure 7 est une vue de dessus avec coupe partielle suivant la ligne 7-7 de la figure 5, montrant le changeur d'outil; la figure 8 est une vue partielle en perspective d'un détail du changeur d'outil de la figure 7; et la figure 9 est une vue de dessus de l'appareil

de changement d'outil de la figure 1.

La figure 1 représente une machine de fraisage verticale utilisant l'appareil de changement automatique d'outil selon l'invention Bien qu'une machine de fraisage verticabe soit représentée sur la figure 1, il est évident à l'homme de l'art que l'invention peut s'appliquer aux

machines-outils en général La machine verticale de frai-

sage comprend un socle 2 duquel fait saillie vers l'avant

une console 3, et une tête 4 disposée en surplomb au-

dessus de la console La tête 4 supporte une douille 6 de broche pouvant se déplacer verticalement par rapport au

socle, mais ne pouvant pas tourner par rapport à ce dernier.

La douille 6 supporte une broche 8 disposée verticalement qui est solidarisée verticalement à la douille, mais qui peut tourner librement par rapport à elle L'extrémité inférieure de la broche 8 est conçue pour entra 5 ner un outil 10, comme décrit ci-après La broche 8 peut tourner dans les deux sens, à des vitesses pouvant être modifiées sélectivement, sous l'action d'un moteur électrique de commande (non représenté) ainsi qu'il est bien connu de l'homme de l'art L'axe vertical, le long duquel peuvent se déplacer la douille 6 et la broche 8, est appelé l'axe Z. La console 3 de la machine-outil supporte n chariot 9 qui peut coulisser horizontalement le long de

l'axe Y Une table 17 est montée de façon à pouvoir cou-

lisser sur le chariot, horizontalement et transversalement au mouvement de ce dernier, c'est-à-dire le long de l'axe X. La table 17 comporte un montage 16 d'usinage auquel une pièce 18 est fixée Un cycle d'opérations particulières d'usinage est exécuté sur la pièce par l'utilisation successive de divers outils Un magasin 50 d'outils est fixé sur le côté gauche (dans l'orientation de la figure 1) de la table 17, sur une partie de cette dernière qui n'est généralement pas utilisée pendant les opérations d'usinage Il est bien connu de l'homme de l'art que les mouvements du chariot 9 par rapport à la console 3 sont commandés par un moteur d'axe Y et que les mouvements de la table 17 par rapport au chariot 9 sont commandés par un moteur d'axe X. Pour apprécier et comprendre totalement la présente invention, il est nécessaire de comprendre le fonctionnement d'un mécanisme adaptateur d'outils du type à changement

rapide La figure 2 représente un outil de coupe 10-main-

tenu par un adaptateur d'outil 11 qui convient à une utili-

sation avec un mécanisme de changement rapide L'adaptateur 11 comprend un corps conique 12, une bague sensiblement cylindrique 13, et deux pattes 14, diamétralement opposées,

faisant saillie radialement vers l'extérieur de la bague.

L'adaptateur 11 comporte en outre un nez annulaire épaulé ajusté à force au-dessous de la bague 13 En variante,

le nez annulaire peut être usiné sur un adaptateur conve-

nable La face inférieure 15 ' du nez annulaire 15 peut entrer en prise avec une surface complémentaire d'un magasin

d'outils, comme décrit ci-après.

ô L'adaptateur d'outil est reçu dans l'ensemble 30 à porte-outil représenté sur les figures 3 et 4 Cet

ensemble à porte-outil comprend un arbre 35 qui est enclen-

ché avec la broche 8 de la machine-outil, un support 31 fixé rigidement à l'arbre 35, et un écrou 19 de blocage vissé sur le côté du support 31 opposé à celui comportant l'arbre 35 Une came 150 à quatre bossages est emmanchée

à force sur le support pour commander un mécanisme de libé-

ration d'outil décrit ci-après.

Comme montré sur la figure 3, la surface exté-

rieure 19 ' de l'écrou 19 de blocage présente quatre enco-

ches axiales 21 destinées à entrer en prise avec un mécanis-

me de libération automatique d'outil Quatre encoches sont préférées, car le porte-outil préféré 30 produit une action totale à la suite d'une rotation de moins de 90 -10 de l'écrou de blocage La came préférée comporte quatre bossages, car l'outil préféré 19 de blocage présente quatre encoches La surface extérieure 19 ' est lisse pour

permettre à un cliquet, destiné à s'engager dans les en-

coches, de glisser aisément entre les encoches 21, comme

décrit ci-après.

Le support 31 du porte-outil présente une surface intérieure conique 32 destinée à s'ajuster sur le corps conique 12 de l'adaptateur 11 d'outil L'extrémité filetée du support 31 présente des encoches 24 diamétralement

opposées destinées à recevoir les pattes 14 de l'adapta-

teur d'outil L'extrémité ouverte de l'écrou 19 comporte

un rebord épaulé 23 qui présente deux encoches 25 diamé-

tralement opposées dans lesquelles les pattes 14 de l'adaptateur d'outil se logent Lorsque les encoches 25 de l'écrou de blocage sont alignées sur les encoches 24 du support, l'adaptateur 11 d'outil peut être inséré dans le porte-outil ou peut en être retiré Les encoches de l'écrou de blocage présentent des surfaces de came 25 ' destinées à porter contre les pattes 14 pour éjecter un adaptateur d'outil de l'ensemble 30 Le support 31 comporte une butée 37 faisant saillie radialement-, qui limite la rotation de l'écrou 19 de blocage et qui aligne les encoches 25 et 24 lorsque l'écrou 19 de blocage est tourné

vers une position "ouverte".

En fonctionnement, l'écrou 19 de blocage est tourné entre 450 et 600 par rapport au support 31 afin

d'aligner ses encoches 25 sur les encoches 24 du support.

Un ressort de compression, agissant dans le sens de la

fermeture, est comprimé pendant la rotation de l'écrou.

Lorsque l'écrou 19 de blocage entre en contact avec -la butée 37, un verrou mécanique (représenté globalement en 26) est enclenché pour maintenir l'écrou 19 dans sa position d'ouverture Le verrou 26 est actionné par un doigt 27 de déclenchement qui pénètre axialement dans l'une des encoches 24 du support Lorsque l'adaptateur 11 d'outil est logé dans l'ensemble 30 à porte-outil, le doigt de déclenchement est enfoncé par l'une des pattes 14 de l'adaptateur Le doigt de déclenchement libère ainsi le verrou, permettant au ressort de compression de faire

tourner l'écrou 19 de blocage vers une position de ferme-

ture et tirant ainsi l'adaptateur d'outil à l'intérieur du support 31 L'ensemble à porte-outil maintient de façon verrouillée l'adaptateur 11 d'outil jusqu'à ce que l'écrou de blocage soit tourné vers une position d'ouverture,

libérant et éjectant l'adaptateur.

Le fonctionnement de l'ensemble à porte-outil décrit ci-dessus est familier à l'homme de l'art D'autres

détails de l'ensemble 30 à porte-outil et de son fonctionne-

ment peuvent être trouvés dans le brevet des Etats-Unis

d'Amérique N O 3 829 109 Des dispositifs manuels de "chan-

gement rapide" disponibles dans le commerce peuvent être transformés, conformément à la présente invention, par addition d'un nez annulaire 15 sur l'adaptateur, et d'une

caie 150 sur l'ensemble 30 à porte-outil, et par élimina-

tion par usinage de toute surface moletée de l'écrou pour

que l'on obtienne une surface lisse 19 '.

Comme représenté sur la figure 5, le changeur automatique 50 d'outil comprend un carrousel ou une tourelle à outils à six postes Le changeur 50 d'outil comporte une embase 52 qui est montée sur la table 17 de la fraiseuse au moyen de boulons à T (non représentés) qui s'ajustent dans les rainures à T de la table Les boulons à T sont montés dans deux douilles 51 qui sont emmanchées à force dans deux trous 53 de l'embase Cette dernière est réalisée d'une seule pièce avec une colonne verticale 54 qui supporte une broche 55 Cette dernière est serrée sur la colonne 54 de l'embase par une bride 57 de réglage de hauteur en deux pièces La broche 55 peut être réglée verticalement pour convenir à des outils plus longs ou plus courts, par desserrage de la bride 57 et montée ou abaissement sur la colonne 54 de l'embase. La broche 55 supporte, au moyen de paliers 59 et 59 ', un carrousel 56 pouvant tourner et comportant six postes 60 d'outils, espacés régulièrement Le carrousel 56 comporte une partie centrale cylindrique 67 et une partie 68 de base, ainsi que six goussets 69 intercalés avec les postes et assumant une fonction de support entre ces derniers La partie 68 de base présente six ouvertures

68 ' situées chacune entre deux goussets 69, afin de per-

mettre le passage d'outils à mettre en place dans le

carrousel ou à retirer de ce dernier Un anneau 58 d'en-

cliquetage, présentant six encoches 58 ' d'encliquetage espacées régulièrement, est fixé à l'extrémité supérieure de la partie 67 du carrousel Un cliquet 58 " à ressort et bille est fixé au mécanisme de libération et pénètre dans les encoches respectives 58 ' lorsque les postes d'outils du carrousel sont convenablement alignés avec le

mécanisme de libération.

Le carrousel 56 comporte un croisillon 67 ' d'une seule pièce, de forme analogue à celle de la partie de base 68 du carrousel Cette base 68 présente douze trous dans lesquels sont montées rigidement des colonnes 61 destinées à supporter de façon indépendante les six postes d'outils 60 Les tronçons supérieurs des colonnes 61 sont fixés au croisillon par des anneaux élastiques Un ressort hélicoïdal 62 est monté autour de chaque colonne 61 pour solliciter le poste d'outil vers le haut et l'éloigner de la base 68 du carrousel Un ensemble 62 ' à anneau et douille est monté sur l'extrémité supérieure de chaque ressort 62 afin de transmettre des forces verticales du

poste 56 d'outil au ressort 62.

Au-dessous du croisillon 67 ', les douze colonnes 61 supportent de façon indépendante, par l'intermédiaire des ensembles 62 ' à douille et anneau, six plateaux 98, chacun d'eux supportant lui-même un étrier 99 d'adaptateur destiné à recevoir un adaptateur d'outil Chaque étrier

99 présente deux encoches radiales 63 dans chacune des-

quelles passe une colonne 61 Chaque plateau 98 présente

-5 deux trous 63 ' dans chacun desquels passe une colonne 61.

Le plateau 98 est mobile axialement, mais non radialement par rapport à la base 68 du carrousel Cependant, chaque étrier 99 d'adaptateur est- mobile par rapport à la base du carrousel dans deux directions Tout d'abord, chaque étrier 99 peut être déplacé verticalement ou axialement sur ses deux colonnes 61, contre les forces des ressorts 62 Ces derniers maintiennent normalement le poste d'outil dans sa position la plus haute Le déplacement vertical est utilisé lors du cycle de prise d'outil comme décrit ci-après Ensuite, -l'étrier 99 peut se déplacer radialement par rapport à la base 68 du carrousel grâce

aux encoches 63 Un mouvement horizontal radial est né-

cessaire pendant le cycle de libération d'outil, comme décrit ci-après Les encoches 63 permettent un mouvement

radial d'environ 4,8 mm du poste d'outil.

Chaque étrier 99 d'adaptateur comporte un collet

épaulé 65 destiné à recevoir le nez annulaire complémen-

taire 15 d'un adaptateur d'outil associé 11 Le collet 65.

s'étend circonférentiellement sur environ 2040 Le collet courbe 65 permet un jeu vertical raccourci de l'outil pour la mise en place ou l'enlèvement d'un adaptateur d'outil, tout en présentant une dimension circonférentielle suffisante pour maintenir l'outil de façon sûre Le collet peut s'étendre sur un angle compris entre légèrement plus de 1800 et légèrement moins de 3600, suivant les outils particuliers utilisés, tout en pouvant maintenir les outils et en permettant à ces derniers d'être retirés

sans être totalement soulevés au-dessus de l'étrier 99.

Ce dernier comporte un rebord ou épaulement 65 ' destiné à s'enclencher par frottement avec la face inférieure 15 '

du nez annulaire 15.

-En se référant de nouveau à la figure 5, on voit que le changeur d'outil 50 comprend un capot 70 comportant deux-moitiés semi-cylindriques sensiblement identiques 71 et 72 Le capot 70 est fixé rigidement à la broche 55 au moyen d'une entretoise 73 Un moteur 76 à courant alternatif est fixé rigidement au capot 70 et à la broche 55, également au moyen de l'entretoise 73. Un accouplement 95 est relié à l'extrémité supérieure du moteur 76 pour fixer la porte 72 qui peut tourner autour de la colonne centrale du carrousel Le moteur 76 peut

être mis en marche sélectivement par la commande numéri-

que de la machine-outil La fonction principale du capot est de protéger les outils et les adaptateurs d'outils

en particulier les parties coniques 12, de tout encrasse-

ment par de-la poussière ou des copeaux d'usinage.

Comme représenté sur la figure 7, un mécanisme 100 de libération d'outil est monté sur la broche 55 du magasin d'outils Le mécanisme 100 de libération comprend des plaques de base supérieure et inférieure 102 et 102 '

respectivement, qui sont fixées rigidement à la broche 55.

Les plaques de base sont séparées par des entretoises 101 Le carrousel 56 et les postes 60 d'outils peuvent

tourner par rapport aux plaques de base.

Le mécanisme 100 de libération d'outil comprend un ensemble à cliquet 110 et un ensemble à butée mobile L'ensemble 110 à cliquet fait tourner l'écrou 19

de blocage du porte-outil lorsque l'ensemble 30 à porte-

outil est placé à proximité immédiate d'un poste 60 d'outil L'ensemble 130 à butée mobile permet ou empêche

sélectivement tout mouvement du cliquet, suivant l'orien-

tation de l'ensemble 30 à porte-outil.

L'ensemble 110 à cliquet comprend un taquet

ou cliquet 112 monté de façon à pouvoir tourner et coulis-

ser radialement sur une goupille 113 qui passe dans un trou oblong 114 ménagé dans ce cliquet Le trou oblong 114 s'étend sur un angle 114 ' d'environ 30 par rapport au centre radial 60 ' d'un poste d'outil convenablement

aligné sous le mécanisme de libération.

L'ensemble 110 à cliquet comprend-en outre un mécanisme à ressort 120 qui forme un angle 120 ' d'environ 60 avec le centre 60 ' du poste d'outil Ce mécanisme comprend un cylindre 122 monté de façon à pouvoir tourner sur-une goupille cylindrique 126 fixée aux plaques de base 102 et 102 ' Une tige 123, présentant une extrémité ou un pivot cylindrique ou sphérique 124, est rappelée contre

le cliquet 112 par un ressort 121, de manière que le cli-

quet soit sollicité à la fois radialement vers l'extérieur

en direction-d'un poste d'outil 60, et à l'écart, en tour-

nant, de l'ensemble 130 à butée mobile Une goupille cylin-

drique 111 est placée à proximité immédiate du cliquet pour limiter la rotation de ce dernier sous la force du ressort.

L'ensemble 130 à butée mobile coopère avec l'en-

semble 110 à cliquet et comprend une butée mobile 132 qui est montée de façon à pouvoir tourner sur une goupille 133 fixée entre les plaques de base 102 et 102 ' Un palier 131 à aiguilles permet une rotation libre de la butée mobile 132 Comme représenté plus clairement sur la figure 8, la butée mobile 132 présente une surface 134 destinée à réaliser un contactde blocage avec le cliquet 112 L'ensemble 130 à butée mobile comprend en outre un support 136 de contre-came fixé à la butée mobile, et une lame à ressort 138 qui est fixée de façon à pouvoir pivoter sur le support 136 au moyen d'une vis 137 La lame à ressort 138 comporté-une contre-came ou un doigt de came 140 conçue pour entrer en contact avec une came comme décrit ci-après La contre-came 140 est destinée à porter contre une came 150 qui est fixée à l'élément 31 de support de l'ensemble 30 à porte- outil lorsque cet ensemble 30

est placé à proximité immédiate du poste 60 d'outil.

Si l'on se réfère de nouveau à la figure 7, on voit que l'ensemble 130 à butée mobile comprend en outre une goupille cylindrique 141 et un ressort 142 qui sont montés sur les plaques de base 102 et 102 ' Le ressort 142 sollicite la butée mobile 132 dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, dans l'orientation de la figure 7, c'est-à-dire vers la goupille 141 Cette dernière empêche tout mouvement excessif sous la force

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du ressort 142 et elle positionne la butée mobile 132

pour l'entrée en contact avec le cliquet 112.

On peut voir, en se référant à la figure 9, qu'au moins deux postes 60 ' et 60 " d'outil sont apparents lorsque le capot est-ouvert Ceci permet la mise en oeuvre d'un nouveau procédé pour faire tourner le carrousel Dans

un mode préféré de fonctionnement, le poste 60 ' de libé-

ration d'outil maintient l'outil précédemment utilisé par la machineoutil, tandis que le poste d'outil, se trouvant dans la position 60 " de prise d'un outil, est vide Les moteurs X et Y de la machine-outil déplacent la table 17 jusqu'à ce que le poste 60 " de prise se trouve directement sous la broche 8 qui maintient un outil 10 et un ensemble à porte-outil Ce dernier et l'outil sont ensuite

abaissés dans le poste 60 " de prise d'outil.

L'outil et le porte-outil se trouvant dans le poste 60 " de prise d'outil, les moteurs X et Y de la machine-outil déplacent la table 17 deimanière que l'outil et l'ensemble à porte-outil se dirigent vers le poste 60 ' de libération d'un outil Un nouveau poste d'outil, portant l'outil suivant à utiliser, est tourné en même temps pour être amené dans la position 60 " de prise d'outil Le

mécanisme à encliquetage maintient un positionnement appro-

prié des postes d'outil à la fois pendant et entre les

phases d'indexage du carrousel.

Après cet indexage du carrousel, le poste 60 ' de libération d'outil se trouve directement au-dessous

de la broche 8 et de l'ensemble 30 à porte-outil Le mé-

canisme 100 de libération d'outil est alors positionné

pour libérer l'adaptateur 11 de l'ensemble 3 Q à porte-

outil, comme décrit ci-après, permettant à l'outil et à

son adaptateur de tomber dans le-poste d'outil Après libé-

ration de l'outil, la broche 8 et l'ensemble 30 à porte-

outil sont ensuite élevés, et les moteurs X et Y repo-

sitionnent la table 17 de manière que le poste 60 " de prise d'outil se trouve au-dessous de l'ensemble 30 à porte-outil, o l'outil suivant peut être pris En raison de la forme incurvée des collets 65, le mouvement de la broche le long de l'axe vertical ou axe Z est minimisé pendant la libération et la prise des outils, car la

partie ouverte des collets permet l'entrée des outils.

Ceci est particulièrement avantageux lorsque des outils de grande longueur sont utilisés.

Il est important de noter que le carrousel n'uti-

lise qu'une petite partie de l'espace disponible sur la table de la machine-outil, car seuls deux postes d'outils

doivent être placés dans la portée de la machine-outil.

la partie arrière du carrousel peut donc être disposée à l'extrémité de la table qui ne peut être atteinte par

la broche de la machine-outil.

Lorsqu'un changement d'outil est nécessaire, la commande numérique de la machine-outil actionne le moteur 76 du capot pour ouvrir la porte 72 de ce dernier et elle utilise les moteurs X et Y pour placer le poste

" de prise d'outil au-dessous de la broche 8 Le carrou-

sel est ensuite indexé pour positionner le mécanisme 100 de libération d'outil à proximité immédiate de la broche

8 La hauteur de la broche 8 et de l'ensemble 30 à porte-

outil par rapport à la table permet à l'écrou 19 de blocage de l'ensemble à porte-outil de s'enclencher avec le cliquet 112 alors que le changeur d'outil est déplacé vers la broche 8 La position de l'axe vertical ou axe Z de la broche 8 laisse à l'adaptateur de l'outil environ

6,5 mm pour tomber dans son poste d'outil.

Avant la prise par l'ensemble à porte-outil,

le ressort 121 déplace à force le cliquet 112 radiale-

ment vers l'extérieur et le fait tourner jusqu'à ce qu'il porte contre la goupille cylindrique 111 Lors de la prise par l'ensemble à porte-outil, le ressort 121

déplace à force le doigt 116 du cliquet pour qu'il s'en-

clenche avec la première encoche 21 de l'écrou de blocage

lorsque la broche 8 fait tourner l'ensemble 30 à porte-

outil Si aucune encoche 21 de l'écrou de blocage n'est alignée avec le doigt 116 du cliquet, ce dernier est poussé radialement vers l'intérieur en direction du centre du carrousel Cependant, l'ensemble 120 à ressort continue

de solliciter le cliquet 112 vers l'écrou 19 de blocage.

Dans le même temps, lorsque le mécanisme de libération est positionné à proximité immédiate de la broche 8, la came porte contre la contre-came 140 et fait fléchir la lame de ressort 138 si la contre-came 140 est alignée sur un bossage de la came annulaire 150 La lame de ressort 138 s'éloigne en tournant de la came par rapport à la pièce d'appui 136, sans faire tourner la butée mobile 132 Lorsque la broche 8 tourne lentement, la contre-came 140 tombe dans l'encoche disponible suivante de la came annulaire 150 afin d'être prête à porter contre

la surface de came suivante.

Après que le doigt 116 du cliquet s'est enclenché avec une encoche 21 de l'écrou de blocage, la poursuite de la rotation de la broche fait tourner le support 31 de l'ensemble à porte-outil par rapport à l'écrou 19 de'blocage Si ce dernier est serré étroitement, le cliquet 112 s'éloigne en tournant de la goupille 111 et vient

porter contre la surface 134 de la butée 132 Cette der-

nière empêche donc la rotation du cliquet 112, ce qui empêche également la rotation de l'écrou de blocage Le couple initial demandé pour desserrer l'écrou 19 de blocage

du support 31 peut atteindre ou dépasser environ 1700 N cm.

Le couple résistant résulte du frottement entre les

filets de l'écrou 19 et ceux du support 31 et du frotte-

ment se produisant entre les pattes 14 de l'adaptateur d'outil et les surfaces correspondantes de l'écrou de blocage Après le desserrage de l'écrou 19, le ressort 121 fait tourner le cliquet jusqu'à ce qu'il porte contre la goupille 111, de façon à libérer la butée mobile 132

pour qu'elle tourne.

Le ressort de fermeture automatique de l'ensemble à porte-outil est comprimé lorsque la broche continue de tourner après que l'écrou 19 de blocage a été desserré du support 31 Un couple de 110 à 170 N cm est nécessaire pour comprimer le ressort, ce qui est insuffisant pour vaincre la force du ressort 121 du cliquet Les surfaces ' de came situées sur l'écrou portent contre le dessus

des pattes 14 de l'adaptateur pour éjecter ce dernier lors- que l'écrou a tourné d'un angle compris entre 450 et 600 par rapport au

support 31 Le couple nécessaire à l'éjection

peut atteindre parfois 80 N cm.

La broche 8 fait tourner la came 150 jusqu'à ce qu'elle porte contre la contre-came 140 lorsque l'écrou 19 tourne L'outil est ainsi éjecté et tombe dans son poste d'outil Après l'entrée en contact de la came avec la contre-came, la poursuite de la rotation de la broche 8 fait tourner la pièce 130 de soutien et la butée mobile 132 (qui a été dégagée du cliquet) dans le sens des aiguilles d'une montre, sur la goupille 133, contre la force du ressort 142 La surface 134 de la butée mobile ne peut entrer en contact avec le cliquet 132 après une rotation

minimale.

Peu après, l'écrou 19 porte contre la butée 37 du support de l'ensemble à porte-outil La poursuite de la rotation de la broche 8 fait donc tourner l'écrou 19 qui, lui-même, fait tourner le cliquet 112 sur la goupille 113 Le doigt 116 du cliquet est finalement dégagé à force de l'encoche 21 La poursuite de la rotation de la broche 8 fait tourner sans conséquences nuisibles l'ensemble à porte-outil, le doigt 116 du cliquet glissant autour de l'écrou de blocage, sur sa surface lisse 19 ', sans pouvoir

s'enclencher avec une encoche 21 de cet écrou de blocage.

Ensuite, les moteurs X et Y amènent l'ensemble 30 à porte-outil hors de la portée du cliquet, et la broche 8 est élevée le long de l'axe Z pour dégager l'adaptateur 11 d'outil Les moteurs X et Y déplacent la table 17 de la fraiseuse pour placer le poste 60 " de prise d'outil au-dessous de la broche 8 Le porte-outil 30 est abaissé par le moteur d'axe Z, d'environ 6,5 mm au-dessous de la hauteur de libération Dans la plupart des cas, les pattes 14 de l'adaptateur ne sont pas alignées avec les encoches 25 de l'écrou de blocage ni avec les encoches 24 du support; qui sont elles-mêmes alignées car l'écrou 19 est dans sa position d'ouverture L'adapteur 11 de l'outil est donc poussé vers le bas sur environ 12,7 mm, poussant ainsi vers le bas le poste 60 d'outil sur ses colonnes

61 en comprimant les ressorts 62.

Puis la broche 8 est tournée lentement dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre Les forces de frottement du glissement se produisant entre le rebord 65 ' et la face inférieure 15 ' du nez annulaire sont supérieures au frottement existant entre la surface supérieure des pattes 14 de l'adaptateur d'outil et

l'ensemble 30 à porte-outil et elles empêchent toute rota-

tion entre l'adaptateur 11 et le poste 60 d'outil Avant une rotation de 1800 de la broche, les pattes 14 de l'adaptateur s'alignent sur les encoches 25 et 24,-et

l'adaptateur 11 d'outil est poussé vers le haut dans l'en-

semble 30 à porte-outil par les ressorts 62 L'une des

pattes 14 entre en contact avec le doigt 27 de déclenche-

ment, libérant ainsi le verrou 26 et permettant au ressort de compression de faire tourner l'écrou dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport au support, ce qui bloque l'adaptateur d'outil sur le porte-outil 30 et sur

la broche 8.

Conformément au procédé d'indexage du changeur d'outil, les moteurs X et Y déplacent la table sur une course qui fait tourner le poste 60 " de prise d'outil

vers la position occupée précédemment par le poste de libé-

ration d'outil, afin que le poste de prise devienne le nouveau poste de libération d'outil pendant le cycle suivant de changement d'outil Ensuite, les moteurs X et Y positionnent la pièce 18 sous le nouvel outil, tandis

que la commande numérique ordonne au moteur à courant al-

ternatif de fermer la porte 72 du magasin d'outils.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (27)

REVENDICATIONS

1 Appareil de changement automatique d'outil destiné à une machine-outil, caractérisé en ce qu'il comporte un porte-outil ( 30) comprenant un élément ( 31) de support sur lequel un écrou ( 19) peut tourner, un cliquet ( 112) destiné à maintenir sélectivement l'écrou afin de l'empêcher de tourner par rapport à l'élément de support, et des moyens destinés à maintenir sélectivement le cliqẻt enclenché avec l'écrou pendant la rotation de l'élément

de support.

2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens destinés à maintenir sélectivement

le cliquet comprennent une butée mobile ( 132).

3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé

en ce qu'il comporte en outre des moyens destines à éloi-

gner la butée mobile de la position dans laquelle elle

bloque le ciiquet.

4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens destinés à déplacer la butée mobile

comprennent une came ( 150) montée sur le porte-outil.

Appareil selon la revendication 4, caractérisé

en ce que la came est fixée à l'élément de support.

6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une contre-came ( 140) reliée à la butée mobile et disposée de façon à entrer en contact avec la came pour éloigner, en la faisant tourner,la

butée mobile d'une position de blocage du cliquet.

7 Appareil selon la revendication 6, caractérisé

en ce que la came est une came à quatre bossages.

8 Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la contre-came comporte une lame de ressort ( 138) ayant une extrémité flexible ( 140) destinée à entrer en contact avec la came, et un élément de soutien ( 130)

destiné à supporter sélectivement la lame de ressort.

9 Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ressort qui rappelle la

contre-came en contact avec la came.

Appareil selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le cliquet peut tourner et peut se déplacer ra-

dialement par rapport à son axe de rotation.

11 Appareil selon la revendication 10, caracté-

risé en ce que les moyens destinés à maintenir sélective-

ment le cliquet comprennent un ressort ( 121) qui rappelle-

le cliquet vers l'écrou.

12 Appareil selon la revendication 11, caracté-

risé en ce que les moyens destinés à maintenir sélective-

ment le cliquet comprennent en outre une butée mobile ( 132), le ressort du cliquet tendant en outre à éloigner le cliquet

de ladite butée mobile.

13 Appareil selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que la butée mobile peut tourner.

14 Appareil selon la revendication 13, caracté-

risé en ce qu'il comporte en outre un élément ( 37) destiné à limiter la rotation de l'écrou par rapport à l'élément de support afin qu'une rotation continue de l'élément de

support comprime le ressort du cliquet.

15 Appareil selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que le ressort du cliquet sollicite ce dernier contre la rotation-du porte-outil lorsque le cliquet est

enclenché avec ce dernier.

16 Appareil selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que le ressort du cliquet est conçu pour déga-

ger sélectivement le cliquet de la butée mobile afin que

cette dernière puisse tourner librement.

17 Appareil selon la revendication 1, caracté-

risé en ce qu'il comporte en outre un magasin ( 50) d'outils ( 10) comportant une embase ( 52)-et un carrousel ( 56) pouvant tourner par rapport à l'embase, ce carrousel comportant plusieurs postes ( 60) d'outils, le cliquet étant fixé à l'embase du magasin et le carrousel pouvant tourner pour positionner chacun des postes d'outils à

proximité du cliquet.

18 Appareil selon la revendication 17, caracté-

risé en ce que le magasin d'outils comprend en outre un mécanisme d'encliquetage ( 58, 58 ', 58 ") destiné à

aligner au moins l'un des postes d'outils sur le cliquet.

-19 Magasin d'outils destiné à être utilisé avec un appareil ( 50) de changement automatique d'outil, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens ( 52) de montage sur une table ( 17) de machine-outil pouvant se déplacer

dans un plan X-Y, et un carrousel ( 56) comprenant plu-

sieurs postes ( 60) d'outils et possédant un axe Z de rotation perpendiculaire au plan X-Y^ 7 Magasin d'outils selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un capot ( 70) destiné à protéger le carrousel et comprenant une porte ( 72), le magasin d'outils comprenant en outre des moyens

destinés à ouvrir sélectivement la porte pour faire appa-

raitre au moins deux des postes d'outils.

21 Magasin d'outils selon la revendication 20,

caractérisé en ce que les moyens destinés à ouvrir sélecti-

vement la porte comprennent un moteur ( 76) à courant al-

ternatif.

22 Machine-outil comprenant une broche ( 8) des-

tinée à porter un outil ( 10), des moteurs d'axes X et Y

destinés à positionner une pièce ( 18) par rapport à l'ou-

til, et un carrousel ( 56) comportant plusieurs postes ( 60) d'outils, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens destinés à faire tourner sélectivement le carrousel et comprenant lesdits moteurs d'axes X et Y 23 Magasin d'outils, caractérisé en ce qu'il

comporte une embase ( 52) et un carrousel ( 56) monté&-

de façon à pouvoir tourner sur l'embase, ce carrousel por-

tant plusieurs postes ( 60) d'outils et le magasin comprenant

en outre des moyens fixés à l'embase pour dégager auto-

matiquement un outil ( 10) d'une broche ( 8) d'une machine-

outil associée, ces moyens agissant de manière à dégager

des outils par rapport à chacun des postes d'outils.

24 Procédé pour faire tourner sélectivement un carrousel ( 56) d'outils ( 10) avec une machine-outil, ce carrousel comportant plusieurs postes ( 60) d'outils et la machine-outil comprenant une broche ( 8) destinée à porter un outil, et des moteurs d'axes X et Y destinés à positionner une pièce ( 18) par rapport à l'outil, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à déplacer le carrousel à l'aide des moteurs d'axes X et Y, jusqu'à une position dans laquelle l'un des postes d'outils est adjacent audit outil, à enclencher le poste d'outil avec ledit outil, et à déplacer le carrousel à l'aide des moteurs

d'axes X et Y par rapport à l'outil.

Magasin d'outils à utiliser avec un appareil ( 50) de changement automatique d'outils, caractérisé en t 10 ce qu'il comporte au moins un poste ( 60) destiné à recevoir un outil ( 10) qui est maintenu dans un adaptateur ( 11) d'outil conçu pour être pris et libéré sélectivement par un porte-outil ( 30), ledit poste d'outil comportant un

collet ( 65) destiné à recevoir l'outil, ce collet présen-

tant une surface ( 65 ') d'accouplement destinée -à s'enclen-

cher par frottement avec l'outil pendant la rotation du porte-outil. 26 Magasin d'outils selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comporte une embase ( 52) et des moyens permettant un mouvement relatif dans une première

direction entre l'embase et le collet.

27 Magasin d'outils selon la revendication 26, caractérisé en ce que le collet est mobile par rapport à

l'embase dans une seconde direction, à peu près perpendi-

culaire à la première direction.

28 Magasin d'outils selon la revendication 27, caractérisé en ce que le collet est monté sur un carrousel ( 56) et en ce qu'il comporte en outre un autre poste ( 60) d'outil ayant un autre collet ( 65) de réception d'un outil

monté sur le carrousel, cet autre collet étant monté indé-

pendamment du premier collet cité.

29 Magasin d'outils selon la revendication 25, caractérisé en ce que le collet est courbe et s'étend

circonférentiellement sur moins de 360 .

30 Ensemble à porte-outil,; caractérisé en ce qu'il comporte des moyens destinés à s'enclencher fixement avec un adaptateur ( 11) d'outil ( 10), des moyens destinés à s'enclencher fixement avec une machine-outil, o et une came ( 150) destinée à s'enclencher sélectivement

avec un mécanisme automatique ( 50) de changement d'outil.

31 Ensemble à porte-outil selon la revendica-

tion 30, caractérisé en ce que les moyens destinés à s'enclencher avec un porte-outil comprennent un écrou ( 19) qui présente une encoche axiale ( 21) avec laquelle le

mécanisme de changement automatique d'outil peut s'enclen-

cher.

32 Ensemble à porte-outil selon la revendica-

tion 31, caractérisé en ce que la surface extérieure de l'écrou présente plusieurs encoches axiales ( 21), espacées circonférentiellementl l'écrou présentant une surface

circonférentielle extérieure ( 19 ') entre lesdites encoches.

33 Ensemble à porte-outil selon la revendica-

tion 30, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un adaptateur ( 11) d'outil ( 10) comprenant des moyens de montage dans un magasin ( 50) d'outils, ces moyens de montage

comprenant un nez annulaire ( 15).

34 Ensemble à porte-outil selon la revendica-

tion 33, caractérisé en ce que le nez annulaire présente une surface radiale ( 15 ') destinée à établir un contact de frottement avec une surface complémentaire ( 65 ') d'un

collet ( 65) du magasin d'outils.