FR2488169A1 - Ensemble d'un coulisseau et d'un porte-outil pour tour vertical ou machine analogue - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ENSEMBLE D'UN COULISSEAU ET D'UN PORTE-OUTIL. LEDIT ENSEMBLE COMPORTE UN MONTANT DE COULISSEAU SUPPORTE ET GUIDE POUR EFFECTUER UN MOUVEMENT HORIZONTAL, UN FOURREAU 40 QUI EST GUIDE POUR EFFECTUER UN MOUVEMENT VERTICAL DANS LE MONTANT, UN CORPS DE SERRAGE 41 QUI, ASSUJETTI A L'EXTREMITE INFERIEURE DU FOURREAU 40 PRESENTE LATERALEMENT UNE PLUS GRANDE LARGEUR QU'UN PORTE-OUTIL 20 ET PRESENTE DE CHAQUE COTE UN ELEMENT DISTINCT DE SERRAGE 52 POUR SERRER UN PORTE-OUTIL 20 ALTERNATIVEMENT DE CHAQUE COTE DU COULISSEAU 16. APPLICATION A UN TOUR VERTICAL OU MACHINE ANALOGUE EQUIPE D'UN MECANISME AUTOMATIQUE CHANGEUR D'OUTILS.

Description

La présente invention concerne un tour vertical bien que certaines

caractéristiques de l'invention puissent s'appliquer à d'autres domaines, comme sten rendront compte les spécialistes. Sur un tour vertical, la pièce à usiner est placée sur un plateau qui peut tourner autour d'un axe vertical. La ma- chine est équipée (habituellement)d'un ou (parfois) de plusieurs coulisseaux destinés à supporter de façon interchangeable des

outils de coupe convenant pour les opérations d'usinage à effec-

tuer. Les coulisseaux sont montés pour effectuer un mouvement vertical déterminé dans des montants qui sont eux-mêmes montés pour effectuer un mouvement horizontal déterminé sur une traverse supportée par le bâti de la machine. Dans certains cas, il est

possible de prévoir un mécanisme permettant de régler verticale-

ment la traverse proprement diteen plus du mouvement vertical des coulisseaux,afin d'assurer un positionnement vertical optimal

des coulisseaux par rapport à une pièce à usiner donnée.

L'invention a généralement pour objet un tour ver-

tical du type décrit équipé d'un mécanisme changeur d'outils

automatique, d'un type nouveau et avantageux permettant un change-

ment souple et rapide des outils individuels. Naturellement, d'une façon générale, il est bien connu d'équiper d'un changeur

d'outils automatique des machines-outils de tous types et la pré-

sente invention n'a pas la prétention de s'appliquer d'une façon générale au principe du changement automatique d'outils. Elle concerne par contre un mécanisme changeur d'outils automatique

destiné en particulier à un tour vertical qui comporte de nouvel-

les caractéristiques très avantageuses assurant un degré élevé d'efficacité et de souplesse pour effectuer le changement des

outils au cours des opérations de production.

Un nouveau dispositif de transport des outils est destiné à transporter un nouvel outil de coupe d'une matrice fixe porte-outi2sou "collection" à une position dans laquelle il est prêt à être monté, qui se trouve à proximité du coulisseau, au

cours d'une opération d'usinage effectuée avec l'outil précédent.

Ainsi, lorsqu'il est temps d'effectuer un changement d'outils, il suffit de rétracter verticalement le coulisseau de sa position

avancée d'usinage à une position prédéterminée de montage et d'ef-

fectuer un montage rapide sur le coulisseau du nouvel outil en attente en remplacement de l'outil précédemment utilisé. En

outre, un nouveau mécanisme permet d'effectuer un échange simul-

tané des outils du coulisseau avec un mouvement linéaire "continu"

des porte-outils, en réduisant ainsi au minimum le temps néces-

saire pour effectuer l'échange des outils à partir de la posi-

tion "de montage".

Le coulisseau et la collection d'outils comportent des moyens pour recevoir des porte-outils "à droite" et "à gauche"

à utiliser pour exécuter des opérations d'usinage interne ou ex-

terne selon les besoins. A cet égard, un porte-outil "à gauche"

est avantageusement monté excentriquement à gauche sur le coulis-

seau,tandis que l'outil "à droite" est monté excentriquement à droite. Pour assurer ces possibilités, le mécanisme de transport des outils et le mécanisme de montage des outils comportent des

dispositifs automatiques de positionnement pouvant être action-

nés sélectivement disposant les divers porte-outils "à gauche"

et "à droite" selon les diverses (quatre) combinaisons possibles.

Cette disposition permet d'utiliser un dispositif de montage d'une forme avantageuse très simplifiée comportant deux éléments

espacés venant en prise avec l'outil qui sont disposés simulta-

nément pour venir au contact de l'outil en service et de l'outil "prêt à être monté" et avec un mouvement latéral déterminé, pour faire glisser l'outil initial hors de sa position et le nouvel outil en position avec l'excentricité correcte à droite

ou à gauche.

Les brevets de la technique antérieure qui concer-

nent diverses formes de mécanismes changeurs d'outils comprennent les brevets des Etats Unis d'Amérique NO 2 323 010, NO 3 128 645,

N0 3 161 951, N0 3 200 492, NO 3 509 619, N0 3 590 463,

N0 Re. 25 737, N0 Re. 25 812, N0 3 242 568, N0 3 163 291, N0 3 584 374 et N0 3 443 310. Les brevets précités ne couvrent

naturellement pas tout l'éventail des mécanismes changeurs d'ou-

tils mais représentent certains des mécanismes qui ont eu un certain succès commercial et qui, par ailleurs, sont considérés

comme étant intéressants.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un grand tour-vertical à deux montants selon la présente invention;

la figure 2 est une vue de face du tour de la fi-

gure l; les figures 3A à fiH sont des vues successives en

perspective montrant les principes de fonctionnement du mécanis-

me de montage des outils incorporé dans le tour des figures 1 et 2 concernant l'enlèvement d'un porte-outil à droite et son remplacement par un second bloc-outil à droite; les figures 4A à 4H sont des vues schématiques simplifiées montrant la succession des opérations de montage et de démontage des outils conformément aux figures 3A à 3H; les figures 5A à 5H sont des vues successives schématiques simplifiées analogues aux figures 4A à 4H illustrant

le remplacement d'un porte-outil à gauche par un nouveau porte-

outil à gauche; les figures 6A à 6H représentent la succession des opérations impliquées pour enlever un outil à droite et le remplacer par un outil à gauche

les figures 7A à 7H montrent successivement l'en-

lèvement d'un outil à gauche et le montage d'un outil à droite les figures 8A et 83 sont des coupes axiales des parties supérieure et inférieure respectivement du coulisseau porte-outil du tour des figures 1 et 2, généralement suivant les lignes 8A-8A et 83-83 respectivement de la figure 2; la figure 9A est une coupe généralement suivant la ligne 9A-9A de la figure 8A la figure 93 est une coupe partielle généralement

suivant la ligne 9B-93 de la figure 83; -

les figures 10 et il sont des coupes généralement suivant les lignes 1010 et 11-11 respectivement de la figure 9A la figure 12 est une vue partielle en partie en

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coupe montrant des détails du mécanisme de montage des outils incorporé dans le tour des figures 1 et 2 la figure 13 est une coupe généralement suivant la ligne 13-13 de la figure 15; les figures 14 et 15 sont des coupes généralement suivant les lignes respectives 14-14 et 15-15 de la figure 12; les figures 16 et 17 sont des coupes partielles à grande échelle généralement suivant les lignes respectives 16-16 et 17-17 de la figure 15;

la figure 18 est une coupe du mécanisme d'entraîne-

ment du transporteur d'outils; les figures 19 et 20 sont des coupes partielles

à grande échelle généralement suivant les lignes respectives 19-

19 et 20-20 de la figure 18; les figures 21 et 22 sont des coupes partielles généralement suivant les lignes respectives 21-21 et 22-22 de la figure 18; et

la figure 23 est une élévation de côté d'une va-

riante d'un dispositif de retenue destiné à maintenir de grands

porte-outils lourds sur le mécanisme de montage ou échangeur.

En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2, le numéro de référence 10 désigne d'une façon générale le bâti fondamental de la machine qui comporte une base ou socle 11. La base 11 supporte un plateau tournant 12 agencé pour bloquer une

pièce 13 et la faire tourner à une vitesse déterminée.-

Tle tour vertical représenté comporte deux montants 14 et 15 dont chacun contient et guide un coulisseau porte-outil

pour qu'il effectue un mouvement vertical déterminé, le coulis-

seau 16 étant visible sur la figure 2.- Les montants 14 et 15 sont montés sur une traverse 17 et sont destinés à être déplacés transversalement de façon réglée par des dispositifs convenables de guidage et des vis de positionnement qui, dans l'appareillage représenté, sont enfermées dans des soufflets 18, en direction

et à l'écart de l'axe central du plateau 12. Par exemple, la tra-

verse 17 peut être elle-même montée pour ajuster verticalement sa position de façon que les montants 14 et 15 puissent être placés

efficacement par rapport à la pièce 13 pour effectuer les opéra-

tions nécessaires d'usinage.

Comme on le voit sur la figure 2, il peut être né-

cessaire par exemple d'effectuer des opérations d'usinage à la fois à l'intérieur et à l'extérieur de la pièce 13. Ainsi, le

coulisseau visible 16 est représenté dans une position correspon-

dant à l'exécution d'un usinage interne et à cet effet, supporte un porteoutil 20 à son extrémité inférieure 19. Aux fins de la

présente description, le porte-outil 20 sera désigné par porte-

outil "à gauche" du fait qu'un outil de coupe ou grain 21 fait saillie vers la gauche à partir du bloc 20 dans lequel il est monté et du fait que le porte-outil 20 est maintenu lui-même par le coulisseau 16 dans une position excentrée à gauche par rapport à l'axe central du coulisseau afin de présenter correctement le

grain 21 à la surface à usiner. Pour un usinage externe, le cou-

lisseau 16 supporte des porte-outils "à droite" qui sont montés excentriquement à droite sur le coulisseau et desquels les grains

font saillie vers la droite.

Avantageusement, des collections dtoutils 22 et

23 du type en forme de carrousel sont supportées par les extré-

mités externes 24 et 25 de la traverse 17, les axes verticaux de rotation des carrousels étant avantageusement alignés avec les axes verticaux des coulisseaux. les carrousels respectifs 22 et 23, qui seront décrits plus en détail ci-après, présentent des fentes s'ouvrant radialement vers l'extérieur pour loger des porte-outils 20. Ces derniers sont eux-mêmes de configuration plus ou moins uniforme, au moins dans leur partie supérieure, et sont agencés pour le montage d'outils de coupe ou grains très divers selon les exigences des opérations successives d'usinage. Comme on le verra plus bas, les porte-outils individuels comportent une information codée à utiliser conjointement à une instruction d'entrée programmée de sorte que, lorsque la programmation de travail fait appel à un outil sélectionné, le carrousel tourne à la recherche de l'outil demandé et le présente dans une position

appropriée pour son transfert éventuel sur le coulisseau.

Comme on le voit sur la figure 2, les carrousels 22 et 23 sont associés individuellement aux montants respectifs 14 et 15 de sorte que le carrousel 22 distribue les outils au montant 14 tandis que le carrousel 23 distribue les outils au

montant 15. Selon l'invention, et comme on le verra plus en dé-

tail ci-après, un chariot transporteur d'outils est associé à chaque carrousel, bien qu'un seul des chariots transporteurs (26) soit visible sur la figure 2. Ces chariots transporteurs sont montés pour effectuer un mouvement guidé entre le carrousel

et le montant de manière à transporter des porte-outils sélection-

nés entre ces positions. A cet égard, il est bien entendu que les montants sont mobiles latéralement par rapport aux carrousels

et peuvent être animés d'un mouvement latéral pendant les opéra-

tions d'usinage. Dans ce but, un mécanisme d'entrainement ou de transmission d'un type nouveau et avantageux, qui sera également décrit plus loin, est utilisé pour les chariots transporteurs,

ce qui permet d'entraîner les chariots, avec le porte-outil deman-

dé jusqu'à une position avoisinant le montant associé, tout en pouvant maintenir une relation prédéterminée avec le montant

au cours de ses déplacements latéraux effectués au cours des opé-

rations d'usinage. Ensuite, lorsque le coulisseau est rétracté à la position de montage d'un outil, le chariot transporteur est déjà en position, son porte-outil étant prêt à être monté sur

le coulisseau qui est maintenant rétracté.

A l'extrémité inférieure de chacun des montants

14 et 15 se trouve un corps-d'échangeur 27, 28 supportant de fa-

çon mobile un dispositif échangeur 29, 30. Comme on le voit sur la figure 3A, par exemple, le dispositif échangeur 29 comporte deux doigts 31, 32 destinés, lors d'un mouvement rétrograde du dispositif échangeur, à pénétrer simultanément dans des orifices 33 ménagés dans des porte-outils adjacents 20 dont l'un est fixé au coulisseau et l'autre est supporté par le chariot transporteur 26. Selon l'invention, après le desserrage du porte-outil supporté

par le coulisseau, le dispositif échangeur 29 est déplacé latéra-

lement dans une direction susceptible de placer le porte-outil

suivant dans une position désirée sur le coulisseau tout en fai-

sant coulisser simultanément le porte-outil qui vient d'être utili-

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sé de l'autre côté à l'écart du coulisseau. A cet égard, les mouvements latéraux du dispositif échangeur 29 sont commandés avec précision de manière qu'à la fois les mouvements de dégagement des porte-outils et les mouvements de montage tiennent compte de la relation à gauche ou à droite des porte-outils à la fois

entrant et sortant.

D'une façon générale, la disposition décrite as-

sure un échange très rapide des porte-outils d'un tour vertical

en utilisant des mécanismes robustes, fiables tout en étant re-

lativement simplifiés.

On va se référer maintenant aux figures 8A, 8B, 9A, 9B, 10 et 11 qui représentent les détails de construction

des coulisseaux 16 incorporés dans le tour des figures 1 et 2.

Chacun des coulisseaux 16 comporte un fourreau rigide allongé

40 qui coulisse dans le montant 14 ou 15 pour effectuer un mouve-

ment vertical dans une plage désirée. le fourreau 40 supporte à son extrémité inférieure représentée sur les figures 8B et 9B un ensemble 41 de serrage du porte-outil comprenant un bloc 42 fixé convenablement à l'extrémité inférieure du fourreau par des

boulons (non représentés) et des goujons de positionnement 43.

Une nervure de guidage 44 est solidaire de la surface inférieure du bloc 42 et se prolonge latéralement d'un côté à l'autre du bloc. La nervure de guidage comporte deux surfaces de guidage

biseautées opposées 46 (figure 8B) se prolongeant légèrement au-

dessous de la surface inférieure principale 47 du bloc 42 pour

coopérer avec des surfaces de guidage biseautées 48 du porte-

outil 20 qui sont tournées vers le haut. Ainsi, comme on le verra

plus en détail ci-après, lorsque le porte-outil 20 est tiré forte-

ment contre la surface inférieure 47 du bloc 42, le porte-outil est aligné avec précision dans la direction avant-arrière et le

long de l'axe latéral par l'ajustage serré de la nervure de gui-

dage 44 dans l'évidement complémentaire du porte-outil 20.

Plusieurs contre-plaques 44' sont fixées par des boulons 45 à la face inférieure de la nervure 44 et se prolongent

vers l'extérieur des surfaces de guidage 46.

Comme on le voit sur la figure 8B, les porte-outils présentent une fente de serrage 49 en forme de T renversé, comportant des épaulements de serrage 50 définis en partie par les surfaces biseautées de guidage 48 tournées vers le haut. les

fentes 49 sont destinées à loger de façon coulissante les contre-

plaques 441 ainsi que la tête rectangulaire 51 et la tige cylin- drique 52 de boulons de serrage 53, 54 (voir figure 9B). la

largeur latérale du bloc de serrage 42 du coulisseau est supé-

rieure à la dimension longitudinale du porte-outil 20 dans le

sens de la fente de guidage 49, ce qui permet de fixer les porte-

outils 20 au coulisseau avec une excentricité soit à droite (comme on le voit sur la figure 9B), soit à gauche, selon les besoins,

pour exécuter les opérations d'usinage à l'intérieur ou à l'exté-

rieur. Dans ce but, le coulisseau comporte des dispositifs sépa-

rés de serrage pour les porte-outils à droite et à gauche respec-

tivement. Ils sont actionnés simultanément dans les directions de serrage ou de desserrage, l'un des dispositifs de serrage étant actionné pour effectuer des mouvements à vide pendant que

l'autre est en service.

Pour actionner les boulons de serrage- 53, 54, le bloc 42 présente des évidements 55 logeant des paliers 56, 57 supportant et guidant des écrous 58 vissés sur les boulons respectifs de serrage. Les écrous 58 comportent des dentures

solidaires 59 engrenant avec un pignon menant 60 relié par canne-

lures 61 à un arbre de commande 62. s'élevant à l'intérieur du

fourreau 40.

-Comme on le voit sur les figures 8A et 9A, l'ex-

trémité supérieure du fourreau 40 supporte un mécanisme d'action-

nement du dispositif de serrage, désigné d'une façon générale

par le numéro de référence 70. Il comporte un capuchon 71 boulon-

né à l'extrémité supérieure du fourreau et maintenant un palier 72 pour l'extrémité supérieure de ltarbre de serrage. Un corps 73 est boulonné sur le capuchon et est fermé lui-même par un

capuchon boulonné 74.

L'extrémité supérieure de l'arbre de serrage 62

est reliée par cannelures avec une roue dentée 75 qui sera dési-

gnée ci-après par roue de serrage. Cette roue dentée engrène avec 2488169 i

des pignons 76, 77 supportés respectivement par des moteurs hydrau-

liques 78 et 79 montés sur le capuchon 74. Dans la disposition

représentée, le moteur hydraulique 78 est un moteur à couple éle-

vé qui entraîne la roue de serrage 75 par l'intermédiaire d'un pignon 76 de diamètre relativement petit, tandis que le moteur hydraulique 79 est destiné à tourner à une vitesse plus élevée et entra ne la roue de serrage 75 par l'intermédiaire d'un pignon

77 de plus grand diamètre.

Pendant le fonctionnement du mécanisme, le moteur

79 tournant à une plus grande vitesse, est actionné pour entral-

ner la roue de serrage 75 dans la direction de "serrage" de manière à serrer les boulons 53, 54 et à fixer un porte-outil à l'extrémité inférieure du coulisseau. Le moteur à couple élevé tournant à plus faible vitesse 78 est actionné ultérieurement

pour entraîner l'arbre de serrage 62 dans la direction de "des-

serrage" au moins au début de l'opération de desserrage du porte-

outil. Dans le mécanisme représenté, la roue de serrage 75 com-

porte un pignon solidaire 80 qui engrène avec un pignon fou 81 tourillonnant sur un arbre 82 longeant l'arbre principal 62. Un

pignon 83 est solidaire du pignon 81 et entraîne un pignon indica-

teur 84 qui pour une question de commodité, est monté concentri-

quement par rapport à l'arbre de serrage 62. Un collier 85 suppor-

tant un bras de manoeuvre 86 (figure 10). est calé ou fixé d'une autre manière sur le pignon indicateur 84. Dans la disposition représentée, le serrage d'un porte-outil est effectué par une

rotation sinistrorsum de l'arbre de serrage 62 en regardant l'ex-

trémité supérieure de l'arbre. Cette rotation sinistrorsum de

l'arbre de serrage se traduit par une rotation analogue dextror-

sum du collier 85 et du bras de manoeuvre 86, bien qu'à une plus faible vitesse de rotation à cause de la démultiplication assurée

par les engrenages 80, 81 et 83, 84.

Pour délivrer un signal de commande indiquant que le porte-outil 20 est correctement serré sur le coulisseau, une tige détectrice 92 se prolonge verticalement le long du fourreau 40 coaxialement à l'intérieur creux de l'arbre de serrage 62. La tige détectrice 92 comporte un collier de butée 93 à proximité de son extrémité supérieure qui permet à l'extrémité inférieure de la tige de faire saillie au-delà de la surface inférieure du bloc 42 d'une courte distance appropriée pour permettre de faire

coulisser un porte-outil nouvellement monté et le mettre en posi-

tion sous la tige détectrice. A cet égard, comme on le voit sur la figure 9B, la tige 92 est placée au centre du coulisseau de

manière qu'elle entre en contact avec un porte-outil 20 correcte-

ment monté aussi bien dans la position gauche que dans la posi-

tion droite.

Après une mise en place préliminaire du porte-outil dans la position dans laquelle il doit être serré, le mouvement ascendant ultérieur du porteoutil, pendant qu'il est fortement

serré contre le bloc 42 provoque le soulèvement de la tige détec-

trice 92 d'une courte distance. A llextrémité supérieure du coulis-

seau, un bras oscillant 94, pivotant dans le capuchon 74, est

actionné par la tige 92 pour abaisser le plongeur d'un interrup-

teur 95. Ceci permet de délivrer un signal à l'ordinateur indi-

quant qu'un porte-outil a été serré en position. Lorsque l'arbre 62 est mis en rotation dans la direction de desserrage pour libérer le porteoutil 20, le bras de manoeuvre 86 se déplace dextrorsum (en observant la figure 10) pour entrer au contact

d'un goujon de butée 87 à la limite de son mouvement rotatif.

Dans cette position, le bras 86 déplace un plongeur 90 actionnrmant

un interrupteur 91 pour indiquer l'état desserré. Si aucun porte-

outil ne se trouve en position montée lorsque le moteur 79 est excité, le bras 86 tourne sinistrorsum au-delà de sa position "de serrage" indiquée en traits mixtes sur la figure 10 et vient buter contre le goujon 87 à ltautre limite de son mouvement rotatif. Dans cette position, le bras 86 déplace un plongeur 88

en actionnant un interrupteur 89 pour indiquer qu'aucun porte-

outil n'est monté. La construction du porte-outil 20 est représer-

tée sur les figures 8B et 9B. La figure 8B montre que le porte-

outil comporte un ou plusieurs goujons de repérage 100 qui sont fixés dans le porte-outil par des vis 101 et qui font saillie

vers le haut d'une courte distance au-delà de la surface sure-

rieure généralement plane du porte-outil. Ces goujons sont légère-

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ment biseautés ou chanfreinés à leur extrémité supérieure et sont destinés à s'engager dans des évidements de guidage 102 qui sont également légèrement chanfreinés à leur extrémité ouverte pour loger étroitement et confiner les goujons de repérage 100 dans le sens latéral, c'est-à-dire dans le sens de démontage et

de montage du porte-outil. Dans la direction de l'avant à l'arriè-

re, les évidements de guidage sont légèrement allongés, ce qui permet d'effectuer un positionnement final du porte-outil vers

l'avant ou vers l'arrière au moyen des surfaces biseautées complé-

mentaires 46, 48 de la nervure de guidage 44 et de la fente de

serrage 49 comme on l'a décrit précédemment. La hauteur en sail-

lie des goujons de repérage est inférieure à la distance de dé-

placement vers le haut du porte-outil pendant l'opération de ser-

rage, de sorte qu'au cours des opérations de montage et de dé-

montage, les'porte-outils peuvent être déplacés latéralement

sous le bloc 42 sans être gênés par les goujons de repérage.

Comme on le voit en particulier sur les figures 8E et 9B, chaque porteoutil 20 présente un canal cylindrique se prolongeant de l'avant vers l'arrière et destiné à loger le doigt en forme de tige 31 ou 32 d'un dispositif échangeur qui sera décrit plus loin. Avantageusement, l'extrémité du doigt 31

(33) et l'extrémité avant du canal 105 sont biseautées ou chan-

freinées pour faciliter l'introduction du doigt. En outre, le canal 105 est ménagé avantageusement aussi haut que possible dans le porte-outil de façon que les forces latérales appliquées par les doigts 31, 33 s'exercent aussi près que possible du niveau de résistance latérale. Ainsi, dans la disposition représentée sur les figures 8B et 9B, le canal 105 coupe en réalité la fente de serrage 49 et dans ce cas, il peut être nécessaire d'entailler la partie supérieure des doigts 31 et 33 comme indiqué en 106

pour former un dégagement sous les boulons de serrage 53, 54.

Lorsqu'un porte-outil sélectionné 20 est présenté à la position de transfert du carrousel, il est enlevé, à un

instant approprié, par un mécanisme de transport d'outil et trans-

porté vers le montant pour être monté finalement en position de fonctionnement sur le coulisseau proprement dit. Dans ce but,

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l'invention permet l'enlèvement et le transport du porte-outil au cours des opérations d'usinage effectuées avec le porte-outil précédemment sélectionné, de sorte que le porte-outil suivant sélectionné par le programme est en position de montage, près du montant, lorsque le cycle d'usinage exige un échange d'outils. Le chariot transporteur d'outils de l'invention est représenté en détail sur les figures 18 à 20 et est désigné

par le numéro de référence 26 sur la figure 2. Le chariot trans-

porteur 26 comporte un corps 200 contenant deux roulements à bille linéaires espacés 201 par l'intermédiaire desquels le corps 200 est supporté par une tige de guidage 202. Avantageusement, la tige de guidage 202 peut s'étendre sur toute la largeur de la traverse 17 en étant supportée à ses extrémités par la-traverse

et en des points intermédiaires par les montants 14 et 15.

Un bras de guidage 203 est fixé au corps 200 du chariot et se prolonge vers l'arrière pour supporter deux galets de portée 204 à-son extrémité arrière. Les galets de portée 204 enserrent un rail de guidage 205 fixé à la traverse 17 par des boulons 206. Le rail de guidage 205 peut couvrir toute la largeur de la traverse et assure, avec la tige de guidage 202,

le mouvement transversal guidé du chariot transporteur.

Le mouvement transversal déterminé du corps 200 du chariot est assuré par un arbre fileté 207 entra né par un

moteur hydraulique approprié ou dispositif analogue (non repré-

senté en détail) placé dans le prolongement 24 ou 25 de la tra-

verse. A cet égard, dans le tour à deux montants représenté sur les figures 1 et 2, bien que-la tige de guidage 202 et le rail

205 puissent couvrir toute la largeur du tour, pour plus de com-

modité, on utilise des arbres filetés séparés 207, 208 de chaque coté du tour pour commander séparément les mouvements des chariots

transporteurs pour les montants 14 et 15.

Selon une caractéristique de l'invention qui sera décrite plus en détail ci-après, l'arbre fileté menant 207 est

relié au corps 200 du chariot transporteur par une roue hélicoî-

dale 209. Normalement, la roue 209 ne tourne pas de sorte que,

lors de la rotation de l'arbre fileté 207, le corps 200 est dépla-

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ce transversalement en direction ou à l'écart du montant 14 se-

lon le sens de rotation de l'artre.

Un bras 210 de support du porte-outil est fixé au corps 200 du chariot transporteur par des boulons 211 et se prolonge légèrement en avant du corps du chariot. Le bras de sup- port comporte un élément bridé 212 destiné à coulisser dans la fente de serrage 49 dtun porte-outil 20, ses brides 213 se pro-

longeant vers l'extérieur s'étendant sous les épaulements de serrage 50 du porte-outil de sorte que le poids de ce dernier peut

10. être supporté par les brides.

Avant l'enlèvement d'un porte-outil, le chariot

* transporteur 26 est déplacé latéralement jusqu'à une position ré-

tractée, en alignement avec l'axe de transfert du carrousel et

entre un porte-outil 20 et le centre de ce dernier.

Lorsqu'il est souhaitable dtenlever un porte-outil

et de le transporter latéralement jusqutau montant, l'arbre file-

té 207 est mis en rotation pour déplacer le chariot transporteur vers la gauche. Ceci provoque l'introduction de l'élément 212 dans la fente de serrage du porte-outil, au-dessus du bras de support 124, sensiblement de la manière représentée sur la figure 18. A ce moment, le porte-outil est desserré pour effectuer le

mouvement de transfert.

Avantageusement, un dispositif permet de fixer le porte-outil 20 sur le chariot transporteur 26 pour empocher

tout mouvement relatif entre eux pendant les opérations de trans-

port du porte-outil.

Un nouveau mécanisme de transmission permet d'en-

traTner le chariot transporteur 26 au moyen de l'arbre fileté ou vis-mère 207 de la position de prélèvement des outils près du carrousel à une position de montage à proximité du montant 14

et au contact de ce dernier. Etant donné que la position du mon-

tant varie et qu'en fait, elle peut varier pendant les opérations

d'usinage, après que le chariot 26 a été déplacé jusqu'à la posi-

tion de montage, le mécanisme d'entraînement du chariot transpor-

teur comporte de nouvelles caractéristiques permettant au chariot

de se mouvoir le long de son trajet, selon les besoins, pour sui-

vre les mouvements du montant 14 et maintenir ainsi la position

de montage du chariot transporteur par rapport aux montants jus-

qutà ce que l'échange des outils soit exécuté. Dans ce but, le corps 200 du chariot transporteur renferme un arbre 240 orienté verticalement qui est supporté à son extrémité inférieure par le bras 210 et à son extrémité supérieure par un capuchon 241. L'ar- bre 240 est fixé de manière à ne pas tourner et un mécanisme limiteur de coupe analogue à un embrayage, désigné d'une façon

générale par 242, est calé sur lui ou fixé d'une autre manière.

Avantageusement, le mécanisme limiteur de couple peut être le limiteur de couple du type "Autogard" réalisé par la firme Stearns Electric (Division FMC Corporation), Milwaukee, Wisconsin, qui est décrit par exemple dans le Bulletin NO 1580.00 du

1er décembre 1971 publié par cette firme.

Le mécanisme limiteu de couple 242 comporte

deux disques d'entraînement 243, 244 présentant plusieurs évide-

ments 245, 246 logeant chacun une bille d'entraînement 247.

Les billes 247 sont retenues par une plaque 248 qui leur permet d'effectuer un mouvement déterminé radialement vers l'extérieur à partir de leur position normale dans laquelle elles se trouvent

dans les évidements 245, 246.

Comme on le voit sur la figure 19, le plateau supé-

rieur d'entraînement 243 est assujetti à la roue hélicoïdale 209 qui est montée par des-roulements à billes 249 sur l'arbre fixe

240, de manière à tourner librement. Le plateau inférieur d'en-

trainement 244 est fixé à un manchon 250 de manière à coulisser mais sans pouvoir tourner,- ce manchon étant lui-même assujetti à l'arbre 240 par une clavette 251. Le plateau inférieur 244 peut coulisser verticalement sur le manchon 250 mais est sollicité de bas en haut par un ressort hélicoïdal 252 dont la compression

est réglée par un écrou 253.

Dans la plage normale du couple de fonctionnement déterminé par le dispositif limiteur de couple 242, les plateaux 243, 244 sont bloqués ensemble par les billes 247 logées dans les jeux respectifs des évidements 245, 246. Dans ces conditions, la roue hélicoïdale 209 est bloquée de manière à ne pas tourner et sa relation avec la vis-mère 207 correspcnd simplement à celle d'un écrou classique. Ainsi,pour déplacer le chariot transporteur

26 de la position de prélèvement, près du carrousel, à la posi-

tion de montage à proximité du montant 14, la vis-mère 207 est entrainée, par exemple par un moteur hydraulique approprié (non représenté) dans une direction susceptible de déplacer le chariot transporteur le long de la vis-mère. Lorsque le chariot atteint la position appropriée par rapport au montant (une position qui est déterminée par un dispositif qui sera décrit plus loin), le chariot entre en contact avec une butée fixe et est empêché ainsi de se mouvoir davantage le long de la vis-mère. A mesure que cette dernière poursuit l'entraInement, le couple imposé à la roue hélicoïdale 209 augmente instantanément et devient bientôt suffisamment important pour déloger les billes 247 des

évidements 245, 246 des plateaux d'entraînement. Dès que les bil-

les sont délogées, elles se déplacent radialement vers l'exté-

rieur au-delà de la zone annulaire dans laquelle sont ménagés les évidements 245, 246, de sorte que les plateaux d'entraînement

ne sont reliés que par les billes qui roulent de façon relative-

ment libre, ce qui permet à la roue hélicoïdale 209 de tourner

librement dans le corps sans le faire avancer.

Si, au cours d'une opération d'usinage le montant se déplace en direction du carrousel, après le déclenchement du mécanisme limiteur de couple 242, il entraXne simplement le chariot

transporteur, la roue hélicoïdale 209 continuant à-tourner libre-

ment. En cas de déplacement du montant dans la direction opposée,

les billes d'entraînement réintègrent provisoirement leurs évi-

dements et le chariot 26 suit le mouvement en conservant sa posi-

tion correcte à côté du montant.

En conséquence, lorsqu'il est souhaitable de rame-

ner le chariot 26 vers le carrousel à la fin d'une opération d'échange d'outils, le sens de rotation de la vis-mère 207 est inversé, ce qui fait tourner lé plateau supérieur d'entraînement 243 dans la direction opposée. Les billes dt entraînement 247 sont ramenées dans les évidements 245, 246 par des fentes 254 ménagées dans la plaque de retenue 248 (voir figure 19) afin de remettre

les plateaux d'entraînement 243, 244 en position "bloquée".

2488 1 69

Ceci se traduit à nouveau par un blocage de'la roue hélicoïdale 209 dans une position fixe dans laquelle elle remplit la fonction d'un écrou et permet à la vis-mère 207 d'entratner le chariot dans

le sens de retour.

Grâce à un dispositif qui sera décrit plus loin,

la distance précise qui sépare le chariot transporteur 26 du mon-

tant 14 est déterminée par des butées pouvant être actionnées sé-

lectivement. lorsque le chariot occupe la position désirée de

montage et que le coulisseau a été rétracté à la position prédé-

terminée d'échange d'outils, l'échangeur peut être actionné pour venir simultanément en prise avec le nouveau porte-outil occupant la position de montage et le porte-outil utilisé qui est monté sur le coulisseau afin dteffectuer les dernières opérations

d'échange des outils.

En se référant en particulier aux figures 12 à 17, on voit que l'échangeur 29 comporte un bras 260 de support

de charge qui est fixé à un coulisseau 261 par des boulons appro-

priés 262. le bras 260 constitue un support en porte à faux pour

deux doigts 31, 32 venant en prise avec des porte-outils.

Le coulisseau 261 comporte plusieurs galets anti-

friction 263 qui sont confinés dans des pistes opposées de gui--

dage 264, 265 en U assujetties au corps 27 de l'échangeur. Dans

la disposition représentée, le corps 27 est fixé au montant 14.

le corps comporte des paires de paliers-supports pour des arbres de commande cannelés et filetés 271 et 272 respectivement et un arbre de guidage 273 destiné à la manoeuvre et au guidage d'un chariot 274 de l'échangeur formé en partie par deux plaques 266,

267. Le chariot de l'échangeur est supporté et guidé principale-

ment par la vis-mère 272 qui est vissée dans un.écrou complémen-

taire 275 et par la barre de guidage 273 qui traverse un ensemble de paliers à roulement linéaire anti-friction 276. Un moteur hydraulique approprié 277 (figure 14) entraIne la vis-mère 272

par l'intermédiaire de deux pignons coniques 278, 279 pour pro-

voquer les mouvements latéraux alternatifs désirés du chariot de

l'échangeur.

les mouvements vers l'avant et vers l'arrière du

1 7 2488169

coulisseau 261 et de ses doigts 31, 32 sont provoqués par un en-

semble 280 d'un bras oscillant qui est en relation coulissante mais non rotative avec l'arbre cannelé de commande 271, comme

on le voit sur la figure 15. L'ensemble 280 comprend un bras tour-

nant 281 se composant de deux plaques espacées 282, 283 (figure 17) séparées par des entretoises 284 et supportant des paires espacées de galets anti-friction 285. Un bras de prolongement

286 est logé étroitement entre les plaques 282, 283 et est sup-

porté par les galets espacés 285 pour effectuer des mouvements d'extension et de rétraction le long de ltaxe du bras 281. Le bras 286 est articulé à son extrémité externe sur le coulisseau

261, avantageusement sur l'un des arbres 287 sur lesquels touril-

lonnent les galets anti-friction 263. Ainsi, lors du mouvement oscillant de l'ensemble 280 de la position représentée en trait plein sur la figure 15 à la position représentée en traits mixtes,

le coulisseau 261 peut être guidé sur un trajet horizontal recti-

ligne, tandis que le bras oscillant 281 parcourt un trajet curvi-

ligne, le bras 286 subissant des mouvements soit d'extension,

soit de contraction selon les besoins pour compenser la varia-

tion entre les trajets respectifs rectiligne et curviligne.

Dans la machine représentée, l'arbre cannelé 271

comporte une roue dentée menante 288 à une extrémité. Avantageuse-

ment, cette roue dentée peut être entraînée sur l'arc de rotation nécessaire par un dispositif d'actionnement hydraulique 289 (figure 14) relié à une crémaillère 290 qui est guidée de manière

à engrener avec la roue dentée 288. Le coulisseau 261 de l'échan-

geur ne comporte par exemple que deux positions de fonctionnement, la première étant entièrement en avant (rétractée) et la seconde étant entièrement en arrière (avancée). Ainsi, il est possible

d'utiliser des butées fixes appropriées pour commander les mouve-

ments du dispositif d'actionnement 289 afin de rétracter ou de

faire avancer le coulisseau de l'échangeur.

Pour mettre les opérations de l'échangeur en corré-

lation avec le programme de commande, il est prévu deux interrup-

teurs de commande 291, 292 dans le corps de l'échangeur, qui sont disposés pour être actionnés par des ensembles de manoeuvre 293, 294. Ces derniers sont actionnés par un secteur 295 calé ou fixé d'une autre manière à l'arbre cannelé 271. Ainsi, lorsque l'arbre 271 est mis en rotation pour rétracter le chariot de l'échangeur, l'interrupteur 292 est actionné pour indiquer cet état à l'ordinateur, tandis qu'une rotation sinistrorsum (en observant la figure 14) de l'arbre cannelé pour faire avancer

le chariot de l'échangeur, provoque l'actionnement de l'interrup-

teur 291.

On va se référer maintenant aux figures 3A à 7H

qui représentent les opérations successives du chariot transpor-

teur 26 et de l'échangeur 29 se produisant au cours d'un échange d'outils pour diverses combinaisons de porte-outils à gauche et à droite. Les éléments particuliers de commande utilisés pour positionner correctement le chariot.transporteur et le chariot

de l'échangeur au cours des diverses étapes de ces opérations se-

ront décrits plus loin.

la figure 3A représente un porte-outil à droite a monté sur le coulisseau14 et un second porte-outil à droite b supporté par le chariot transporteur 26 en position pour être

échangé avec le porte-outil 20a qui est déjà monté sur le coulis-

seau. Etant donné que les doigts 31, 32 de l'échangeur 29 sont sur des axes fixes espacés, il est tout d'abord indispensable que les porteoutils respectifs 20a, 20b soient espacés de façon que leurs orifices 33 soient au même écartement que les doigts 31, 32. Etant donné que la position du porte-outil précédemment utilisé 20a est déterminée par le coulisseau, la position de

montage du chariot transporteur 26 est déterminée par la caracté-

ristique à droite ou à gauche du porte-outil précédemment utilisé.

Sur la figure 3A, le chariot 26 est représenté dans la position

de montage à droite.

Au début d'une opération d'échange d'outils, l'échangeur 29 est actionné de manière à déplacer les doigts 31,

32 vers l'arrière pour les introduire dans les trous 33 des porte-

outils respectifs. Les doigts sont introduits de manière que les éléments d'arrêt 107 s'engagent dans les encoches 110 desdits doigts de montage. Ensuite, l'échangeur 29 est actionné pour se

2488169 9

mouvoir transversalement vers la gauche en déplaçant simultanément

les deux porte-outils 20a, 20b. Le porte-outil précédemment utili-

sé 20a a été naturellement libéré par le mécanisme de serrage.

Cette suite d'opérations est représentée sur les figures 3B et 3OC. Dans l'exemple des figures 3A à 3H, le nouveau

porte-outil 20b est également un porte-outil à droite et est ain-

si destiné à être placé et serré du côté droit du coulisseau 16.

A cet effet, le mouvement transversal de montage de l'échangeur 29 est interrompu lorsque le porte-outil 20b est correctement positionné du c8té droit du coulisseau 16, comme on le voit sur

la figure 3C.

L'écartement des doigts 31, 32 est tel que lors-

qu'ils sont engagés dans deux porte-outils 20a, 20b et que le

nouveau porte-outil 20b occupe la position droite sur le coulis-

seau, le bloc-outil initial ou précédemment utilisé 20a est déga-

gé du c8té gauche du coulisseau. Ainsi, après la fixation du nou-

veau porte-outil 20b au coulisseau par le dispositif de serrage décrit précédemment, l'échangeur 29 est déplacé vers l'avant, comme on le voit sur la figure 3D, jusqu'à ce que le doigt 31 s'éloigne du porte-outil 20b. Le porte-outil précédent 20a est maintenu sur le doigt 32 de l'échangeur par l'élément d'arrêt 107. Après son mouvement de rétraction, l'échangeur 29 qui ne supporte maintenant que le porte-outil précédemment

utilisé 20a, est déplacé vers la droite jusqu'à une position pré-

déterminée de retour. Il est évident que l'échangeur 29 peut ne comporter qu'une seule position de retour pour les porte-outils, soit à gauche, soit à droite, étant donné que ladite position

pour un porte-outil à gauche convient également pour un porte-

outil à droite.

Dès que l'échangeur a enlevé le porte-outil précé-

demment utilisé du coulisseau, celui-ci est ramené à sa position de travail et les opérations dVusinage peuvent reprendre, tandis que l'échangeur poursuit sa fonction de transfert (voir figure 3E).

2488 1 69

Anrès avoir atteint la position de retour, l'échan-

geur est actionné pour etre mis en position avancée en maintenant

le porte-outil 20a en alignement avec le chariot transporteur 26.

lorsque l'échangeur occupe la position avancée, dans sa position de retour, comme on le voit sur la figure 3F, le chariot trans- porteur 26 est déplacé vers la gauche, en alignement avec la

position de retour du porte-outil précédemment utilisé 20a. l'élé-

ment 213 venant en prise avec le porte-outil pénètre dans la fente de serrage 49, comme on le voit sur la figure 3G. Lorsque cela se produit, l'échangeur 29 reste en contact avec le porte-outil a pour l'empêcher de se mouvoir latéralement. Ainsi, lorsque le chariot transporteur se déplace vers la gauche jusqu'à la position représentée sur la figure 3G, la surface inclinée 229 du coulisseau de blocage 215 entre en contact avec le goujon

de repérage 100, ce qui provoque un déplacement momentané du coulis-

seau. Il en résulte un blocage du goujon de repérage 100 sur le chariot transporteur entre la patte de butée 214 et le coulisseau

de blocage 215. Ensuite, le chariot de l'échangeur peut être rétrac-

té, en extrayant le doigt 32 du trou du porte-outil et en permet-

tant au chariot 26 d'être ramené vers le carrousel par la rota-

tion en sens inverseàe la vis-mère 207, comme on le voit sur la figure 3H. L'échangeur 29 est ramené à une position de montage dans laquelle le doigt gauche 32 est correctement aligné par rapport au porte-outil qui est maintenant monté de manière à etre

prt;/pour l'opération suivante d'échange d'outils.

Avec les diverses autres combinaisons de porte-outils à gauche et à droite, le chariot transporteur et le chariot de l'échangeur sont placés dans différentes positions intermédiaires

déterminées par la combinaison particulière des porte-outils.

Toutes ces informations sont naturellement enregistrées- sur le programme de changement d'outils et, selon l'invention, des butées

de positionnement pouvant être actionnées sélectivement sont uti-

lisées pour déterminer les positions desserrées des chariots.

Ainsi, en se référant à la figure 22, on a représenté un ensemble

300 de positionnement du chariot transporteur qui est convenable-

ment fixé au côté du montant 14 et qui comporte une butée fixe

24 8 8 1 6 9

301 et trois butées mobiles 302 à 304 pouvant être actionnées sélectivement. Le chariot transporteur 26 supporte un élément 305 de commande de position qui comporte des butées réglables 306,

307 faisant saillie sur ses côtés opposés. La butée 306 est desti-

née à coopérer avec les barres de butée 301, 302 et 303 et la butée réglable 307 est destinée-à coopérer avec la barre de butée 304. Dans la disposition représentée, les barres 301, 303 correspondent aux positions de montage à gauche et à droite

respectivement de sorte que le chariot transporteur 26 est mainte-

nu dans la position voulue lorsque l'élément de butée réglable 306 est en contact avec l'une ou l'autre barre. Au cours d'une succession normale d'opérations, le chariot transporteur continue à être entrainé vers la gauche jusqu'à ce qu'il entre en contact avec la butée 301 déterminant la position de montage à gauche, à moins que le programme de changement d'outils indique le fait qu'un outil à droite se trouve sur le coulisseau, auquel cas, la butée 303 déterminant la position de montage à droite a été

abaissée par un dispositif d'actionnement 308 en provoquant 11ar-

rêt du chariot transporteur 26 lorsqu'il atteint la barre 303.

Avant de replacer le porte-outil précédemment uti-

lisé sur le chariot transporteur, la barre de butée 304 est abais-

sée par son dispositif d'actionnement 309 et le chariot 26 est déplacé latéralement vers la droite jusqu'à ce que la butée 307 entre en contact avec la barre 304. Le chariot transporteur 26 est ainsi placé dans une position prédéterminée de retour pour

coopérer convenablement avec le chariot de l'échangeur se trou-

vant à sa position de retour. Ultérieurement, le chariot trans-

porteur 26 est déplacé transversalement vers la gauche au-delà de la barre de butée 303 qui est alors rétractée pour venir au contact de la barre de butée 302 qui a été avancée par son dispositif d'actionnement 302a. Dans cette dernière position, le chariot 26 est mis en prise avec le porte-outil précédemment utilisé qui est supporté par le chariot de l'échangeur dans le but de ramener

le porte-outil au carrousel.

En plus des diverses barres de butée 301 à 304, l'ensemble 300 de positionnement du chariot transporteur comporte une série d'interrupteurs 310 à 313 présentant des plongeurs de commande 314 à 317 respectivement qui font saillie vers le bas en direction du chariot transporteur à proximité des barres de butée à travers une barre de guidage commune 318. Les divers interrupteurs sont convenablement positionnés, par rapport aux diverses barres de butée de sorte que lorsque le chariot occupe l'une quelconque des positions d'arrêt, une came 230 supportée par le chariot transporteur est située de manière à déplacer l'un des plongeurs 314 à 317 pour délivrer un signal approprié

à l'ordinateur. Ainsi, lorsque le chariot transporteur est pla-

cé contre l'une des butées 301, 302, 303, l'interrupteur corres-

pondant 310, 311 ou 312 est actionné. lorsque le chariot s'appuie

contre la barre de butée 304, l'interrupteur 313 est actionné.

Ces interrupteurs délivrent des signaux au dispositif de commande

de la succession des opérations.

En se référant maintenant à la figure 12, le corps 27 de l'échangeur supporte une série de cinq interrupteurs de

commande 320 à 324. Chacun de ces interrupteurs comporte un plon-

geur de commande 325 à 329 qui fait saillie vers le bas à travers des butées rigides 330 à 334. Chacun des ensembles interrupteurs comprenant un interrupteur, un plongeur de commande et une butée

est supporté par une console 335 et peut être déplacé verticale-

ment par un dispositif d'actionnement 336 à 340. Eventuellement, les dispositifs d'actionnement 336 et 340 situés aux extrémités

peuvent être supprimés et les ensembles correspondants d'inter-

rupteurs peuvent être montés de façon permanente à leur position

inférieure ou en saillie.

Un ensemble combiné 341 de butée et d'actionnement des interrupteurs est fixé au chariot 274 de l'échangeur et comporte des surfaces de came 342, 343 et un élément de butée

344. Lorsque le chariot 274 s'approche d'un ensemble d'interrup-

teurs en saillie, la surface de came 342 ou 343 entre la première en contact avec le plongeur de commande de l'interrupteur et le

soulève pour qu'il actionne l'interrupteur de commande correspon-

dant. Ceci provoque l'émission d'un signal de commande désiré.

pour amorcer l'étape suivante de la succession des opérations

programmées. Le moteur hydraulique d'entra nement continue à dé-

placer le chariot de l'échangeur d'une distance limitée jusqu'à ce que l'élément de butée 344 entre en contact avec la butée en saillie associée au dispositif d'actionnement d'un interrupteur

qui vient d'être déplacé, en arrêtant le moteur.

Dans le mécanisme représenté sur la figure 12,

l'interrupteur 324 situé à l'extrême droite du corps de l'échan-

geur est associé à la position de retour. Cet interrupteur peut être constamment en saillie et est actionné par le déplacement du chariot 274 vers la position limite de droite. Tous les autres interrupteurs sont actionnés par un mouvement vers la gauche

du chariot de l'échangeur.

L'interrupteur 323 est associé à la position de montage à droite de l'échangeur, tandis que l'interrupteur 322 est associé à la position de montage à gauche. Il s'agit donc des positions dans lesquelles le chariot 274 de l'échangeur est déplacé en vue d'une opération d'échange d'outils au cours de

laquelle le porte-outil qui vient d'être utilisé occupe une posi-

tion à droite et à gauche respectivement sur le coulisseau. Les interrupteurs 321, 320 sont associés respectivement aux positions de démontage à droite et à gauche, ces positions correspondant à celles dans lesquelles le chariot de l'échangeur est arrêté

et rétracté afin de placer un nouveau porte outil dans la posi-

tion de fonctionnement soit à gauche, soit à droite sur le coulis-

seau. Les interrupteurs 320 à 323 actionnés et utilisés au cours d'une opération donnée d'échange d'outils sont déterminés par

le programme qui sélectionne soit l'interrupteur 322, soit l'in-

terrupteur 323 sur la base de l'orientation à gauche ou à droite de l'outil précédemment utilisé et sélectionne l'interrupteur 320 ou 321 sur la base de l'orientation de l'outil qui doit être utilisé par la suite. Les dispositifs d'actionnement 337, 338 et 339 des interrupteurs non utilisés sont rétractés à l'écart

de la trajectoire de l'ensemble de positionnement 341.

Les figures 4A à 7H représentent schématiquement la relation entre le chariot transporteur 26 et le chariot 274 de l'échangeur par rapport aux divers éléments de butée décrits plus haut lors de leur utilisation pour le montage et le démontage

de porte-outils selon diverses combinaisons à droite et à gauche.

Sur la figure 4A, au début du montage d'un outil à droite qui doit remplacer un autre outil à droite, le chariot transporteur 26 se trouve dans la position de montage à droite (RER) qui est

déterminée par la barre de butée 303. Le chariot 274 de l'échan-

geur occupe la position à droite (RH) qui est déterminée par la butée en saillie 333 et l'interrupteur associé 323. Pour l'étape

suivante, la butée 333 est rétractée et la butée 331 et son inter-

rupteur correspondant 321 -sont avancés vers le bas pour établir

la position de démontage à droite (RHU) du chariot 274 de l'échan-

geur. Lorsque ce chariot se déplace vers la gauche jusqu'à la position de démontage à droite, le nouveau porte-outil occupe la position dans laquelle il est serré sur le coulisseau et le porte-outil précédemment utilisé est libéré du coulisseau et est prêt à être rétracté. Sur la figure 4Q, le coulisseau de l'échangeur est rétracté tout en restant dans la position RHU

le chariot transporteur 26 peut rester encore dans la position RER.

Sur la figure 4D, le chariot 274 a été déplacé vers la droite.

au contact de la butée 334 et de l'interrupteur associé 324 pour déterminer la position de retour (IR). Egalement, le chariot 26 a été ramené vers la droite contre la barre de butée 304 pour

déterminer la position de retour (IR). Sur la figure 4E, le cou-

lisseau de l'échangeur a été déplacé vers l'arrière, tandis que le chariot 274 de l'échangeur et le chariot transporteur 26 restent dans leurs positions respectives ER. Sur la figure 4G, le chariot transporteur 26 a été déplacé vers la gauche dans sa

position de remontage (RI) contre la barre de butée 302, en ve-

nant en prise avec le porte-outil précédemment utilisé pour le ramener au carrousel; le chariot 274 de l'échangeur reste dans

sa position LR. Sur la figure 4G, le coulisseau 261 de l'échan-

geur a été rétracté, en s'éloignant du porte-outil remonté et en le libérant pour le transport de retour au carrousel. Sur la figure 4H, le chariot de l'échangeur a été ramené à la position

(REL) contre la butée 333, en alignement correct avec le porte-

2488169:

outil qui vient d'gtre monté.

Dès que l'échangeur a été dégagé avec le porte-

outil non monté (voir figure 4C), le coulisseau peut être ramené à la position d'usinage et la succession des opérations d'usinage peutreprendre. Ceci écourte dans une large mesure la période pendant laquelle les opérations d'usinagedoivent être interrompues

pour effectuer un échange d'outils.

Sur les figures 5A à 5H, un porte-outil à gauche

précédemment utilisé doit être remplacé par un nouveau porte-

outil à gauche. Au cours de cette succession d'opérations, le

chariot transporteur 26 est déplacé jusqu'à sa position de mon-

tage à gauche (IHR) contre la butée fixe 301. Le chariot 274 de l'échangeur est déplacé transversalement vers la gauche à partir de sa position LR jusqu'à la position de montage à gauche (IHLM) dans laquelle il est en contact avec la butée 332. Après l'avance du coulisseau 261 de l'échangeur pour l'engager dans le nouveau porte-outil, la butée 332 est rétractée et le chariot 274 est déplacé vers la gauche jusqu'à ce qu'il entre en contact

avec la butée 330 en établissant la position de démontage à gau-

che (lHU) du chariot de l'échangeur, comme on le voit sur la fi-

* gure 5B. Le coulisseau de l'échangeur est alors rétracté, tout

en restant dans la position LHU (figure 5C) et est ensuite dépla-

cé transversalement vers la droite jusqu'à la position LR dé-

terminée par la butée 334. Le chariot transporteur 26 est égale-

ment déplacé jusqu'à sa position LR qui est établie par la barre

de butée 304. A cet égard, les déplacements du chariot de l'échan-

geur et de son coulisseau et les mouvements du chariot transpor-

teur jusqu'aux positions IR et RL et l'éloignement ultérieur du coulisseau de l'échangeur du porte-outil remonté sont les mêmes

pour toutes les combinaisons des porte-outils entrant et sortant.

Ainsi, les mouvements du chariot de l'échangeur, du coulisseau de l'échangeur et du chariot transporteur représentés sur les figures 5D à 5H sont les mêmes, par rapport aux positions finales,

que ceux représentés sur les figures 4D à 4H qui ont été précédem-

ment décrits. La dernière phase du déplacement du chariot de l'échangeur, qui est représentée sur les figures 4H et 5H, diffère toutefois, étant donné que les outils qui viennent d'âtre montés sont d'orientation opposée et que l'échangeur est ramené chaque

fois à une position dans laquelle il est aligné avec le porte-

outil qui vient d'être monté.

Sur les figures 6A à 6H, un porte-outil à droite pré-

cédemment utilisé est enlevé et remplacé par un nouveau porte-

outil à gauche. Dans ce but, étant donné que l'outil précédemment utilisé est orienté à droite, le chariot 274 de l'échangeur et le chariot transporteur 26 sont déplacés jusqu'à leurs positions respectivesREL et RHR, dans lesquelles ils sont en contact avec

les butées 333 et 303, respectivement. Le chariot 274 de l'échan-

geur est ensuite déplacé vers la gauche jusqu'à sa position LHU dans laquelle il bute contre l'élément 330, puis le coulisseau de l'échangeur est rétracté (figure 6C) pour laisser le nouveau porte-outil à gauche en position serrée sur le coulisseau. La

succession des étapes représentées sur les figures 6D à 6H, il-

lustrant les opérations de retour et de remontage est la même que celle précédemment décrite en se référant aux figures 5D à H. Les figures 7A à 7H illustrent le remplacement d'un

porte-outil précédemment utilisé orienté à gauche par un nou-

veau porte-outil orienté à droite. Initialement, le chariot 274 de l'échangeur est dans sa position IlH contre la butée 332, tandis que le chariot transporteur 26 est dans sa position LIER contre la barre de butée 301. Après avoir été engagé dans les trous des porte-outils respectifs, le chariot 274 est déplacé vers la gauche jusqu'à sa position RHU dans laquelle il bute

contre l'élément 331. Dans la position RHU du chariot de l'échan-

geur, le nouveau porte-outil est correctement positionné selon

son orientation à droite sur le coulisseau, tandis que le porte-

outil précédemment utilisé a été déplacé vers la gauche par le mouvement de rétraction de l'échangeur comme on le voit sur la

figure 7C. Les vues suivantes 7D à 7H, qui représentent les mou-

vements de retour et de remontage des chariots sont les mêmes que ceux précédemment décrits en se référant aux figures 4D à

4H, respectivement.

Dans certains cas, la vitesse de déplacement du mé-

canisme échangeur d'outils peut être telle,-par rapport à l'iner-

tie des porte-outils, qu'un simple dispositif de retenue et

d'arrôt à ressort peut ne pas suffire pour empêcher le déloge-

ment d'un porte-outil démonté lorsque l'échangeur est rétracté

très rapidement. Dans ce cas, il convient d'utiliser un disposi-

tif de blocage efficace comme celui représenté sur la figure 23.

Ainsi, l'échangeur 29 est équipé, à proximité du doigt 32, d'une barre de verrouillage 400 articulée en 401 sur l'échangeur et se prolongeant vers l'avant d'une façon générale parallèlement au doigt 32 de manière à longer un porte-outil qui est en prise avec le doigt. La barre de verrouillage 400 présente une encoche 402 s'ouvrant-vers le bas destinée à s'engager sur un goujon de verrouillage 403 fixé au c8té du porte-outil. Une surface de came 404 formée à l'extrémité avant de la barre de verrouillage ajuste celle-ci sur le goujon lorsque le doigt 32 est introduit dans le porte-outil. Une patte de butée 405 maintient toujours la barre

de verrouillage en position horizontale. Pour libérer le porte-

outil de la barre de verrouillage, il suffit que celle-ci soit

soulevée au poste de démontage.

le chariot transporteur 26 comporte un nouveau mé-

canisme d'entraînement comprenant un dispositif limiteur de cou-

ple tel qu'un embrayage à glissement ou du type "Auto-garde" qui, lorsque le chariot transporteur entre en contact avec la butée de positionnement près du montant permet au mécanisme d'entrainement du chariot de continuer à tourner en maintenant un couple minimal d'entratnement sur le chariot transporteur pour qu'il puisse suivre les mouvements transversaux du montant au

cours de l'opération d'usinage effectuée avec le porte-outil mon-

té. Lorsque l'usinage en cours est achevé, le coulisseau

est entièrement rétracté jusqu'à sa position de changement d'ou-

tils qui place le porte-outil précédemment utilisé en alignement avec le porte-outil nouvellement sélectionné qui est maintenu en position de montage par le chariot transporteur. lorsque le

coulisseau est dans sa position de montage, le chariot et le cou-

lisseau de l'échangeur sont manoeuvrés pour les accoupler simu1-

tanément avec les porte-outils précédemment utilisé et nouvelle-

ment sélectionné, après quoi l'échangeur est déplacé transversale-

ment à l'écart du carrousel supportant la collection d'outils, en faisant glisser simultanément le nouveau porte-outil en posi-

tion sur le coulisseau et-en faisant glisser le porte-outil pré-

cédemment utilisé à l'écart du coulisseau de l'autre côté.

Le coulisseau porte-outil comporte des dispositifs de serrage à droite et à gauche pour des outils orientés à droite et à gauche et ainsi les mouvements transversaux ou latéraux de

l'échangeur d'outils sont commandés, en utilisant des butées ap-

propriées-de manière à placer le nouvel outil dans la position désirée ' gauche ou à droite. A ce stade du cycle d'échange des outils, le dispositif de serrage du coulisseau est actionné pour fixer le nouvel outil et le coulisseau de l'échangeur est ensuite éloigné pour libérer le nouvel outil. L'échangeur est ensuite

ramené vers le chariot transporteur et, grâce à une série de ma-

nipulations de l'échangeur et du chariot transporteur, le porte-

outil précédemment utilisé est replacé sur le chariot transporteur

et ramené au carrousel. Le chariot transporteur ramène le porte-

outil précédemment utilisé à la position de support vacante du

plateau du carrousel et le libère. Lorsque le chariot transpor-

teur est ainsi ramené à sa position de départ, l'ordinateur reçoit

un signal pour qu'il commence le processus de sélection du porte-

outil suivant à utiliser. La disposition est telle que la sélec-

tion et le transport d'un porte-outil jusqu'au montant se produisent au début du cycle d'usinagede sorte que le nouveau porte-outil attend dans la position de montage à coté du montant lorsque le programme décide un échange d'outils. Ce processus écourte le

temps 1td'attentell de la machine entre la fin de l'usinage effec-

tué avec un porte-outil et le début de l'usinage effectué avec

le porte-outil suivant.

L'une des caractéristiques essentielles de l'inven-

tion réside-dans l'utilisation d'un embrayage limiteur de couple

dans la transmission entraînant le chariot transporteur. Ceci per-

met au chariot d'enlever un porte-outil nouvellement sélectionné

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et de l'acheminer jusqu'au montant en le maintenant en position

contre ce dernier pendant que celui-ci peut exécuter un mouve-

ment transversal au cours des opérations d'usinage. Lorsque le chariot transporteur s'arrête à proximité du montant, l'embrayage limiteur de couple commence à patiner et permet à la vis d'entraine- ment de poursuivre sa rotation en appliquant un faible couple, en maintenant le chariot transporteur en position correcte par rapport au montant, tout en permettant à ce dernier de se déplacer selon les besoins. Egalement, en disposant l'embrayage à glissement du côté "aval" de la vis d'entratnement, le bras transporteur peut être également obligé de se déplacer dans le sens de retour par

un mouvement du coulisseau proprement dit.

En conclusion, la machine selon l'invention comporte

une nouvelle disposition d'un échangeur et d'un chariot transpor-

teur comprenant des butées de positionnement pouvant être ac-

tionnées sélectivement pour eux deux de façon à pouvoir placer

des porte-outils à gauche ou à droite dans une position appro-

priée de montage à c8té du montant, et le dispositif échangeur

est déplacé automatiquement à la position correcte de montage.

Il existe en outre d'autres butées de positionnement qui peuvent etre actionnées sélectivement pour coopérer avec le mécanisme de montage, de sorte qu'après l'engagement de l'échangeur avec un nouveau porte-outil enlevé du chariot transporteur, il est mis automatiquement à la position gauche ou droite par rapport au

coulisseau.

L'économie de temps pour effectuer un échange d'outils est encore accrue par un mouvement continu des porte-outils après

que le mécanisme d'échange a été mis en prise avec deux porte-

outils. Ainsi, l'échangeur est destiné à venir simultanément en prise avec un porte-outil mis dans la position de montage par le chariot transporteur et avec un porte-outil précédemment monté dans le coulisseau de la machine. Lorsque les porte-outils sont

ainsi engagés, l'échangeur est actionné pour se déplacer trans-

versalement en mettant le nouveau porte-outil dans une position

prédéterminée de serrage sur le coulisseau tout en faisant glis-

ser simultanément l'outil précédemment utilisé à l'écart du cou-

lisseau de l'autre côté.

Le dispositif de serrage du coulisseau comporte une

combinaison avantageuse de caractéristiques assurant un posi-

tionnement efficace et fiable des porte-outils tout en effectuant le déplacement continu désiré des porte-outils pendant l'opéra- tion d'échange. A cet effet, une nervure de guidage biseautée longe la face inférieure du corps du dispositif de serrage pour

venir étroitement en prise avec les parois inclinées vers l'exté-

rieur délimitant la fente des porte-outils. Lorsque les porte-

outils sont tirés vers le haut en position serrée contre la base du coulisseau, la nervure de guidage s'engage dans les fentes des porteoutils en positionnant précisément ces derniers dans le sens de l'avant à l'arrière de même qu'en ce qui concerne leur orientation. Le positionnement latéral correct des porte-outils

est assuré par les-goujons de repérage de-ces derniers qui pénè-

trent et s'ajustent étroitement dans les fentes de guidage allon-

gées du corps du dispositif de serrage. les fentes de guidage

sont allongées de l'avant à l'arrière mais permettent un posi-

tionnement précis dans le sens latéral.

Pour venir en prise avec les porte-outils et les mani-

puler, l'échangeur comporte deux doigts en forme de tige qui sont introduits dans un trou cylindrique des porte-outils et fixés de façon amovible à ces derniers par un dispositif d'arrAt et/ou en utilisant un dispositif de retenue à action positive. le

mécanisme est très simplifié tout en étant infaillible et effi-

cace pour assurer la manutention nécessaire des porte-outils pen-

dant les phases de montage et de démontage.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent

être apportées à la machine décrite sans sortir du cadre de l'in-

vention.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1. Ensemble d'un coulisseau et d'un porte-outil pour un tour vertical ou machine analogue, caractérisé en ce qu'il comporte (a) un montant (14, 15) du coulisseau, qui est supporté et guidé pour effectuer un mouvement horizontal (b) un fourreau (40), qui est supporté et guidé pour effectuer un mouvement vertical dans le montant (14, 15); (c) un corps de serrage (41) supporté à l'extrémité inférieure du fourreau (40); (d) ledit corps de serrage (41) ayant latéralement une plus grande largeur que le porteoutil (20) et comportant de chaque côté des moyens séparés (52, 52) destinés à serrer

un porte-outil (20) alternativement de chaque côté du coulis-

seau (16).

2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de serrage (41) présente une nervure de guidage (44) se prolongeant latéralement le long de sa surface inférieure; en ce qu'un porte-outil (20) est destiné à venir en prise avec le coulisseau (16) et comporte des surfaces de guidage (48) à sa surface supérieure pour coopérer avec ladite nervure de guidage (44); en ce que le porte-outil (20) présente une fente de guidage (49); et en ce que des éléments de serrage (51, 52, 53) du corps (41) sont destinés à se loger et à coulisser latéralement dans ladite fente (49) et à être tirés de bas en haut pour fixer un porteoutil (20)

sur le corps de serrage (41).

3. Ensemble selon la revendication 2, caracté-

risé en ce que le corps de serrage (41) présente des éléments espacés de serrage (51, 52, 53), dont un se trouve de chaque côté du corps de serrage; en ce qu'un arbre de commande (62) se prolonge longitudinalement dans le fourreau (40) et vient en prise avec les deux éléments de serrage (51, 52, 53); et

en ce qu'un moyen de serrage à moteurs (78, 79) situé à l'ex-

trémité supérieure du fourreau (40) est destiné à entraîner

l'arbre de commande (62).

4. Ensemble selon la revendication 3, caracté-

risé en ce que ledit moyen de serrage comprend des éléments filetés (53), des écrous (58) logés dans le corps de serrage (41) et venant en prise avec les éléments filetés de serrage

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(53), l'arbre de commande (62) étant supporté pour tourner

dans le fourreau (40) et étant relié à l'écrou pour en comman-

der la rotation; et en ce que le moyen de serrage à moteurs

(66, 79) est actionné pour faire tourner ledit arbre de com-

mande (62).

5. Ensemble selon la revendication 4, caracté-

risé en ce que ledit moyen de serrage comprend des premier (79) et second (78) moteurs distincts destinés à faire tourner l'arbre de commande dans les sens de serrage et de desserrage, le premier moteur (79) tournant à une vitesse relativement plus grande en exerçant un couple d'entraînement plus faible

sur l'arbre de commande (62) que le second moteur (78).