Tour automatique monobroche à tourelle revolver à commande électrohydraulique La présente invention a pour objet un tour auto matique monobroche à tourelle revolver à commande électrohydraulique lequel est piloté par un dispositif de commande à programme auquel il est connecté, caractérisé en ce que tous les mouvements, sauf la rotation de la broche, sont effectués par des vérins hydrauliques incorporés aux organes à commander, lesquels vérins sont alimentés par des électrovannes excitées aux instants appropriés du cycle de travail par des signaux électriques émis par le dispositif de commande à programme.
Le tour automatique selon l'invention se distingue des tours connus antérieurement par l'absence de cames et de tous organes assurant habituellement la transmission des mouvements sur les machines à commande mécanique.
On décrira ci-après, à titre d'exemple non limi tatif, un mode de réalisation de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La fig. 1 est une vue en perspective schématique du tour automatique selon l'invention.
Les fig. 2A et 2B, assemblées entre elles suivant la ligne a-b, constituent le schéma d'ensemble des divers organes mobiles du tour et des circuits hydrau liques et électriques commandant ces derniers.
La fig. 3 est une vue en perspective schématique du mécanisme commandant la rotation de la tourelle revolver.
La fig. 4 est un schéma partiel d'un dispositif lié au chariot supérieur et commandant l'asservissement de la vitesse de broche. La fig. 5 est un schéma du dispositif d'entrame- ment de la broche.
Sur la fig. 1, un dispositif de commande à programme, désigné dans son ensemble par la réfé rence 1, est connecté par une canalisation souple 10 au tour automatique désigné par la référence 2. Sur le bâti 3 sont montés les divers éléments mobiles du tour dont le chariot longitudinal 5 portant la tou relle 46. Le chariot 5 contient un vérin hydraulique, indiqué en 22 sur 1a fig. 2A, dont la tige est fixée sur une équerre d'appui 4 solidaire au bâti.
Sur le bâti 3 du toua sont montés deux chariots 6 et 7 portant respectivement les outils 8 et 9. Le chariot 7 ou chariot arrière est transversal tandis que le chariot avant 6 est croisé. Ce dernier se compose d'un chariot latéral 11 à la partie supérieure et d'un chariot transversal 12 à la partie inférieure. Il est prévu pour plonger et charioter les courbes et les profils.
Sur la poupée 13 du tour sont également montés deux chariots supérieurs 14 et 15 portant les outils 16 et 17. Enfin, la broche 18 du tour est entraînée en rotation par un dispositif qui sera décrit plus loin en détail en référence à la fig. 5.
Le dispositif de commande à programme 1, qui pilote le tour, peut âtre de tout type connu.
On décrira maintenant, en se référant aux fig. 2A et 2B, le circuit de commande des éléments consti tutifs du tour automatique. Le système hydraulique comprend une source de fluide hydraulique sous pression 40, en l'occurrence un compresseur qui est entraîné par le moteur de broche. Dans un but de simplification, seuls ont été représentés sur les fig. 2A et 2B les conduits amenant le fluide sous pression aux différentes électrovannes, les circuits de retour ayant été omis.
Le chariot de tourelle 5 est mû longitudinale ment par un vérin hydraulique à double effet 22 dont le piston 23 est solidaire du bâti du tour, la tige de piston étant fixée à l'équerre d'appui 4, et dont le corps 24 est fixé au chariot 5. Ce chariot 5 porte un indicateur numérique de position linéaire 20, lequel est constitué, dans l'exemple décrit, par un ensemble photo-lecteur se déplaçant en regard d'une règle 25 présentant une succession de zones transparentes et opaques de pas égal à 1 mm ou 0,5 mm.
La cellule photoélectrique 20a de .l'indicateur numérique 20 émet donc, lors du déplacement du chariot 5, des impulsions qui sont transmises à un compteur de distance contenu dans le dispositif de commande à programme 1. Lors de son déplacement, le chariot de tourelle 5 agit sur deux contacts, à savoir un contact de fin de course avant 26 et un contact de fin de course arrière ou de position de départ 27, lesquels sont reliés à des lignes d'entrée lb du dispositif de commande à programme 1 et déclenchent l'excitation de relais de répétition de ce dernier lorsqu'ils sont actionnés.
L'arrêt du chariot de tourelle 5, en fin de course de travail, est assuré au moyen d'un barillet 30 à tiges de butée 30a agissant également sur le contact de fin de course avant 26.
L'alimentation du vérin 22 du chariot de tourelle est commandée par une électrovanne de direction 28 à deux positions stables et à deux bobines 29 et 31. Les bobines 29 et 31 de l'électrovanne 28, ainsi d'ailleurs que la plupart des bobines des autres électrovannes, sont reliées à des lignes de sortie la du dispositif de commande à programme 1, lesquelles lignes de sortie sont excitées sélectivement suivant le programme de travail qui est en cours.
Le fluide hydraulique sous pression est fourni à l'électrovanne 28, ainsi qu'aux autres électrovannes du tour, par la source de fluide 40. La bobine 29 commande l'avance du chariot de tourelle 5, c'est-à- dire l'alimentation de la chambre avant 22a du vérin 22, tandis que la bobine 31 commande le recul du chariot de tourelle, c'est-à-dire l'alimentation de la chambre arrière 22b. Dans le circuit d'alimen tation de la chambre arrière 22b est disposée une électrovanne d'allure 32 comprenant deux bobines 33 et 34 reliées au dispositif de commande à pro gramme 1.
L'excitation de la bobine 33 se traduit par la mise en circuit directe de la chambre 22b du vérin 22 et par conséquent elle correspond à un mouvement rapide du chariot de tourelle 5. Par contre, l'excitation de l'électrovanne 34 dérive l'ali mentation de la chambre 22b à travers une vanne à pointeau 35 qui limite le débit du fluide hydraulique. Par conséquent, lorsque la bobine 34 est excitée, la vitesse du déplacement du chariot 5 dépend de l'étranglement dû au pointeau 36.
Ce pointeau est mû par un servomoteur électrique 37 relié au dispositif de commande à programme 1. Ce pointeau 36 peut occuper douze positions diffé rentes au cours du cycle complet de la machine conformément au programme de travail.
Le chariot 5 porte une tourelle 46 à huit posi tions. Cette tourelle, qui est représentée schématique ment à plus grande échelle sur la fig. 3, porte huit outils 47 et sa rotation est commandée par un ensemble crémaillère 48, pignon 49 et différentiel 51. La crémaillère 48 est mue par un vérin à double effet 52 dont l'alimentation est contrôlée par une électrovanne 53 à deux bobines 54 et 55 reliées au dispositif de commande à programme 1. Lorsque la bobine 54 ou bobine d'indexage est excitée, la cré maillère 48 se déplace vers la gauche sur la fig. 2A, et la tourelle 46 tourne d'un huitième de tour.
L'excitation de la bobine 55 entraîne ensuite le retour de la crémaillère seule, la tourelle 46 restant dans la position où elle a été précédemment amenée.
Au cours de son déplacement, la crémaillère 48 actionne le contact 56, en fin de course avant, et le contact 57 en fin de course arrière ou position de départ. Ces contacts 56 et 57 sont reliés aux lignes d'entrée 1b du dispositif de commande à pro gramme 1 dans lequel ils provoquent l'excitation de relais de répétition.
La tourelle 46 est maintenue verrouillée en position par un vérin 58 dont l'alimentation est commandée par une électrovanne 59 comprenant les bobines 61 et 62 reliées au dispositif de commande à programme 1. Lorsque la bobine 61 est excitée, la tige 58a du vérin 58 se déplace dans le sens corres pondant au déverrouillage de la tourelle 46, tandis que lorsque la bobine 62 est excitée, la tige 58a se déplace dans le sens inverse et elle assure alors le verrouillage de la tourelle.
Au cours de son déplacement, la tige 58a du vérin 58 actionne le contact 63, en fin de course de verrouillage, et le contact 64, en fin de course de déverrouillage. Les contacts 63 et 64 commandent également l'excitation de relais de répétition du dispo sitif de commande à programme 1 car ils sont connectés aux lignes d'entrée lb de ce dernier.
A la tourelle 46 est associé un commutateur 65 à huit plots qui sont respectivement connectés à des relais de phase de travail du dispositif de commande à programme 1. La position du bras mobile du commutateur 63 indique donc quelle est la phase de travail qui est en cours.
On décrira maintenant, en se référant plus parti culièrement à la fig. 2B, les dispositifs de commande des autres chariots du tour.
Les chariots avant 6, arrière 7 et supérieurs 14 et 15 sont semi-autonomes ; en effet, leur départ en fonctionnement est déclenché par le dispositif de commande à programme 1 et leur retour est assuré par eux-mêmes. Le chariot arrière 7 est un chariot transversal tandis que le chariot avant 6 est croisé ; il se compose en effet d'un chariot transversal 12 à la partie inférieure et d'un chariot latéral 11 à la partie supérieure.
Le mouvement du chariot transversal 12 est com mandé par un vérin hydraulique 71 dont l'alimen tation est contrôlée par une électrovanne 72 à deux bobines 73 et 74, la bobine d'avance 73 étant connectée au dispositif de commande à programme 1. Un pointeau de réglage 75 est disposé dans le circuit d'alimentation du vérin 71 afin de permettre un réglage manuel de la vitesse d'avance. Le chariot transversal 12 actionne, en fin de course d'avance, un contact de fin de course 76 connecté dans le circuit d'excitation de la bobine de recul 74 de l'électrovanne 72.
En conséquence, en fin de course d'avance, la fermeture du contact 76 provoque l'exci tation de la bobine 74 et l'inversion de l'électro- vanne 72, d'où le retour du chariot transversal 12 en position de départ. En fin de course de retour, le chariot transversal ferme un contact de sécurité 77 qui est connecté à une ligne d'entrée lb du dispo sitif de commande à programme 1, indiquant ainsi que le chariot transversal 12 est revenu en position de départ.
Les mouvements du chariot latéral 11, ainsi que des autres chariots transversaux 7, 14 et 15 sont commandés de la même façon par des éléments similaires à ceux associés au chariot transversal 12. Le dispositif de commande du mouvement du cha riot latéral 11 comprend un vérin hydraulique 81, une électrovanne 82 à deux bobines 83 et 84, un pointeau de réglage 85, un contact de fin de course d'avance 86, connecté à la bobine 84, et un contact de sécurité de fin de course de retour 87 relié au dispositif de commande à programme 1.
Au chariot transversal arrière 7 sont de la même façon associés un vérin hydraulique de commande 91, une électrovanne 92 à deux bobines 93 et 94, un pointeau de réglage 95, un contact de fin de course d'avance 96, connecté à la bobine 94, et un contact de fin de course de retour 97 relié au dispo sitif de commande à programme 1.
Le mouvement du chariot supérieur 14 est com mandé par un vérin hydraulique 101, une électro- vanne 102 à deux bobines 103 et 104, un pointeau de réglage 105, un contact de fin de course d'avance 106, connecté à la bobine 104, et un contact de fin de course de retour 107, relié au dispositif de commande à programme 1.
Enfin, le mouvement de l'autre chariot supé rieur 15 est commandé par un vérin hydraulique 111, une électrovanne 112 à deux bobines 113 et 114, un pointeau de réglage 115, un contact de fin de course d'avance 116, connecté à la bobine 114 et un contact de fin de course de :retour 117 relié au dis positif de commande à programme 1.
Les chariots supérieurs 14 et 15 sont conçus spécialement pour le tronçonnage rationnel de façon à obtenir une vitesse progressive sur la broche 18 et, sur le chariot, une avance réglable automatiquement en fonction de la diminution du diamètre à tronçon ner. A cet effet, sur l'un des côtés des glissières mobi les portant les outils 16 et 17 -sont respectivement fixées des rampes 108 et 118.
Ces rampes agissent sur des valves pointeaux 109 :et 119 et ce de telle façon que le débit d'huile à la sortie de ces valves pointeaux augmente avec la course d'avance. On obtient ainsi une vitesse d'avance plus rapide au fur et à mesure que la glissière avance.
Sur l'autre côté des glissières mobiles est fixé, ainsi qu'il est représenté sur la fig. 4 relative au chariot 15, un taquet 110a qui agit sur un potentio mètre 110 relié au dispositif de commande à pro gramme 1 de manière à augmenter la vitesse de broche au fur et à mesure que le chariot avance.
On décrira maintenant le dispositif assurant l'avancement automatique de la barre 121. L'ouver ture et la fermeture de la pince 122, qui assure le maintien de la barre 121, sont commandées par un vérin de serrage hydraulique 123 dont l'alimentation est contrôlée par une électrovanne 124 à deux bobi nes 125 et 126. La bobine 125, qui est reliée au dispositif de commande à programme 1, provoque, quand elle est excitée, le déplacement du piston du vérin 123 vers la droite sur la fig. 2S et par consé quent l'ouverture de la pince 122.
En même temps que le dispositif de commande à programme 1 déclenche l'excitation de la bobine 125 de l'électro- vanne 124, il provoque également l'excitation de la bobine 128 d'une électrovanne 127. Cette électro- vanne 127 :contrôle l'alimentation d'un vérin de butée de barre 131 dont la tige mobile 131a forme butée pour la barre 121.
La mise en place de la butée 131a provoque la fermeture d'un contact de fin de course avant 132 qui déclenche l'excitation d'une bobine 134 d'une électrovanne 133. L'électro- vanne 133 contrôle l'alimentation du vérin d'avance- barre 136 qui assure le déplacement de l'avance-barre 137. La barre 121 se déplace donc en direction de la butée 131a. .
En fin d'avance de la barre, l'avance-barre 137 provoque la fermeture du contact 138 qui est con necté d'une part à la bobine 126 de l'électrovanne 124 et d'autre part à la seconde bobine 129 de l'électrovanne 127. La fermeture du contact 138 pro voque donc le déplacement du piston du vérin 123 vers la gauche et par conséquent la fermeture de la pince 122. Simultanément, l'excitation de la bobine 129 provoque le déplacement de la butée 131a vers la droite sur le dessin, si bien que cette butée revient en position de repos. Dans cette position, elle assure la fermeture du contact 139 qui est connecté d'une part à la seconde bobine 135 de l'électrovanne 133 et d'autre part au dispositif de commande à pro gramme 1. La fermeture du contact 139 provoque donc l'excitation de la bobine 135 et par conséquent la course retour de l'avance-barre 137.
Par ailleurs, la fermeture du contact 139, qui indique que la phase de changement de pièce est terminée, produit un ordre envoyé au dispositif de commande à pro gramme 1 qui démarre alors un nouveau cycle de travail.
Le tour automatique comprend également un récupérateur de pièces 141 (fig. 2A) lequel est déplacé par un vérin hydraulique 142, par l'inter médiaire d'un ensemble crémaillère-pignon 143. L'alimentation du vérin 142 est commandée par une électrovanne 144 à deux bobines 145 et 146. La bobine 145 est connectée à deux contacts de tra vail 147 et 148 qui sont respectivement fermés lors de l'avance des chariots supérieurs 14 et 15 au moment de la saignée. L'excitation de la bobine 145 pendant le tronçonnage provoque la course aller du piston du vérin 142 et la mise en place du récupé rateur de pièces 141.
En fin de course de retour, autrement dit en position de repos, la crémaillère de l'ensemble 143 ferme le contact de sécurité 149 qui est connecté au dispositif de commande à pro gramme 1. Le tour automatique comprend un système d'arrêt de la broche 18 avec indexage, ce qui permet d'effec tuer des opérations, la broche étant arrêtée (perçage en travers, fraisage, etc.). Dans le cas où l'on fait intervenir l'arrêt de la broche ainsi que l'indexage, le dispositif de commande à programme 1 provo que, ainsi qu'on le verra plus loin, le freinage puis l'immobilisation de la broche 18. Cette dernière est solidaire d'un plateau de verrouillage 151 percé de trous 152.
La broche 18 est entraînée en rotation, par l'intermédiaire d'une roue libre, par un pignon 153 en prise avec une crémaillère 154 mue par un vérin hydraulique 155. L'alimentation de ce vérin est commandée par une électrovanne<B>156</B> compre nant deux bobines 157 et 158, la bobine 157 étant connectée au dispositif de commande à programme 1.
Lorsqu'une opération d'indexage doit avoir lieu, le dispositif de commande à programme 1 provoque l'excitation de la bobine 157 et par conséquent l'ali mentation du vérin 155 lequel fait tourner lentement la broche 18 par suite du déplacement de la cré maillère 154.
Par ailleurs, le dispositif de commande à pro gramme 1 est connecté à la bobine 162 d'une électro- vanne 161 à deux positions qui contrôle l'alimenta tion d'un vérin de verrouillage de la broche 164. Lorsque le dispositif de commande à programme provoque l'excitation de la bobine 162, du fluide sous pression est admis dans le vérin 164 de manière à pousser la tige de verrouillage 165 de ce vérin en direction du plateau de verrouillage 151. Quand le doigt de verrouillage 165 se trouve en regard d'un trou 152, la tige 165 peut alors s'engager dans ce trou assurant ainsi le verrouillage de la broche 18.
En même temps que s'effectue le verrouillage, la tige 165 actionne un contact 166 qui est connecté à la seconde bobine 158 de l'électrovanne 156. En conséquence, la fermeture du contact 166 provoque l'excitation de la bobine 158 et par conséquent l'alimentation du vérin 155 de manière à commander le retour de la crémaillère 154 en roue libre sans que la broche 18 soit entraînée.
Le contact 166 est également relié au dispositif de commande à programme 1. La fermeture du contact 166 peut ainsi être utilisée par ce dernier pour faire démarrer un ou plusieurs chariots qui porteront dans ce cas des dispositifs de perçage ou de fraisage.
La fin de l'opération se traduit par la fermeture d'un contact, tel que le contact 76 ou 96. Les chariots reviennent ensuite en position de repos, puisqu'ils sont autonomes. A la fin du retour en position de repos de ces chariots, les contacts de sécurité 77, 97, etc., provoquent alors l'émission d'une impulsion dans le dispositif de commande à programme 1 en direction de la seconde bobine 163 de l'électrovanne 161. Cette dernière commande alors la course de retour de la tige de verrouillage 165 du vérin 164, si bien que la broche 18 est déverrouillée. En fin de course de déverrouillage, la tige 165 actionne un contact 167 qui est relié au dispositif de commande à programme 1.
La ferme ture du contact 167 peut alors provoquer à nouveau la rotation de la broche en grande vitesse et l'avance de la tourelle, ou bien encore, dans le cas d'une deuxième semi-rotation lente, elle peut déclencher à nouveau l'émission d'une impulsion en direction des bobines 157 et 162 pour l'avance de la cré maillère 154 et le déplacement de la tige de ver rouillage 165.
On décrira maintenant, en se référant à la fig. 5, le dispositif d'entraînement de la broche. La broche est entraînée en rotation par un moteur à courant continu 171, dont la vitesse est déterminée par un variateur de vitesse 172 connecté au dispositif de commande à programme 1. La vitesse du moteur d'entraînement 171 peut ainsi varier de 300 tours par minute à 3000 tours par minute.
Le dispositif d'entraînement de la broche com prend par ailleurs un arbre de commande 173 et deux arbres intermédiaires 174 et 175 et quatre embrayages électromagnétiques 176, 177, 178 et 179. Ces quatre embrayages sont excités sélective ment par le dispositif de commande à programme 1. Les embrayages 176 et 177 commandent sélective ment l'entraînement des arbres intermédiaires 174, 175 avec des rapports de vitesse différents tandis que les embrayages 178 et 179, dont un seul est excité à la fois, commandent le sens de rotation de la broche 18.
Grâce à ce dispositif, on peut obtenir au cours du cycle d'une opération, toutes les vitesses comprises entre 20 tours par minute et 2000 tours par minute et ce uniquement par un préréglage du dispositif de commande à programme 1.
Il résulte de la description qui précède qu'il suffit de connecter les diverses bobines des électrovannes au dispositif de commande à programme 1 de telle façon que ces bobines soient excitées sélectivement et successivement suivant le déroulement des opérations qui doivent avoir lieu. Les divers chariots sont alors mis en mouvement sans aucune intervention manuelle de l'opérateur et le cycle complet d'usinage se déroule automatiquement, y compris la phase d'indexage ou de rotation de la tourelle et la phase de change ment de pièce.