Machine-outil à changement automatique d'outils La présente invention se rapporte à une machine- outil à changement automatique d'outils, ayant un maga sin contenant une pluralité d'outils et déplaçable sélec tivement pour amener un outil sélectionné à une position préétablie pour être ensuite fixé automatiquement sur une broche.
On connaît déjà des machines-outils à changement automatique d'outils. En général, dans ces machines, la vitesse de rotation et l'avance de pénétration de la bro che sont commandés selon des données enregistrées pré ventivement pour chaque opération de l'outil considéré. Or, l'enregistrement du programme de travail de la ma chine est considérablement long.
Ces inconvénients sont éliminés par la machine-outil selon l'invention qui est caractérisée en ce que le maga sin porte pour chaque outil un organe sélecteur réglable de la vitesse d'avance de la broche, cet organe sélecteur étant muni de surfaces de butée disposées en escalier et destinées à coopérer avec un palpeur lors de l'engage ment de la broche avec l'outil sélectionné pour engager la vitesse correspondante d'avance de l'outil d'une boîte de vitesses par l'intermédiaire de laquelle la broche est entraînée.
Une forme particulière de réalisation de la machine- outil selon l'invention est exposée ci-après, à titre d'exemple, en regard des dessins annexés dans lesquels La fig. 1 est une vue en perspective de la machine- outil à changement automatique des outils suivant cette forme d'exécution ; la fig. 2 est une vue en coupe longitudinale partielle de la machine, la fig. 3 est une vue en coupe longitudinale partielle de la machine-, la fig. 4 est une vue prise suivant la ligne IV-IV de la fig. 2, et elle constitue un schéma électrique de commande ;
la fig. 5 est la vue de la fig. 4 dans une deuxième position ; la fig. 6 est une vue en coupe partielle suivant la ligne VI-VI de la fig. 2 ; la fig. 7 est une vue partielle en plan de la machine; la fig. 8 est une vue partielle en plan d'un détail de la machine.
La machine-outil représentée comprend un socle 10 sur lequel est montée l'habituelle table porte-pièce 11, laquelle peut se déplacer dans deux directions horizonta- les sous la commande d'un dispositif de commande numérique connu en soi mais non décrit ici. Le pro gramme de ce dispositif peut être enregistré, par exem ple sur une bande perforée ou magnétique. La machine comprend en outre un montant 12 muni de deux guides prismatiques 13 et sur lequel est montée une tête de travail 14. La tête 11 peut se déplacer verticalement le long des guides 13 et elle peut être fixée dans la position voulue au moyen d'un levier de blocage 16, d'une façon connue en soi.
La tête de travail 14 comprend un tambour porte- outils 17 ayant une forme en tronc de cône et qui peut tourner sur son axe 18. Le tambour 17 est apte à rece voir dans une position préétablie une série de douze tasseaux 19, chacun portant un outil différent 20A, 20 B/... 20 L qui est disposé radialernent par rapport à la surface latérale du tambour 17. La tête de travail 14 est en outre munie d'une broche 21 (fig. 2), qui peut tourner sur un axe vertical 22.
L'axe 18 du tambour 17 est incliné par rapport à l'axe 22 d'un angle égal à l'angle que la génératrice du tronc de cône forme avec chaque base du cône, de sorte que, par rotation du tam bour 17, les divers outils 20 sont amenés individuellement sur l'axe 22 de la broche 21.
Le tambour 17 est solidaire d'un manchon 23 qui tourne sur un arbre 24 fixé lui-même sur le bâti 26 de la tâte 14. Le tambour 17 est en outre muni d'un guide annulaire creux 27 qui coopère avec une saillie annulaire 28 du bâti 26. Le manchon 23 est en outre solidaire d'une roue hélicoïdale 29 qui coopère avec une vis sans fin 32 (fi-' 7), laquelle est fixée sur un arbre 33 qui tourne sur le bâti de la tête 14. Le rapport de transmission entre la vis 32 et la roue 33 est tel qu'à chaque tour de l'arbre 33, la roue 29 fasse avancer le tambour 17 de la distance séparant deux outils 20 contigus.
L'arbre 33 peut être entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un embrayage électromagnétique 34, par une deuxième roue hélicoï dale 35 qui est en prise avec une vis sans fin 36 (fig. 6) fixée sur un arbre vertical 37. Ce dernier, à l'aide d'un couple conique 38, est entraîné par rotation par un arbre horizontal 39, lequel, par l'intermédiaire d'un deuxième couple conique 40 (fig. 3), est entraîné en rota tion par un arbre 41 d'un moteur électrique triphasé 42 apte à tourner sélectivement dans l'un ou l'autre des deux sens.
A cette fin, il est prévu pour le pilotage du moteur 42 un premier télérupteur TX (fig. 4) apte à actionner un contact TX 1, lequel forme le circuit du moteur 42 de façon telle que ce moteur tourne dans le sens propre à faire tourner le tambour 17 dans le sens des aiguilles d'une montre, et un deuxième télérupteur TY apte à actionner un contact TY 1, lequel ferme le circuit du moteur 42 d'une façon telle que ce moteur fasse tourner le tambour 17 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Deux relais RX et RY sont aptes à fermer cha cun un contact RX 1 ou RY 1 respectivement, interposés sur le circuit du télérupteur TX et TY respectivement. Les deux télérupteurs TX et TY sont munis en outre d'un circuit de maintien, lequel est fermé par un contact TX 2 ou TY 2 respectivement.
Les deux relais RX et RY actionnent en outre chacun un contact RX 2 ou RY 2 respectivement interposés sur le circuit d'un électro aimant, EL, qui actionne l'embrayage électromagnétique 34 (fig. 7). L'électro-aimant EL (fig. 4) est finalement muni d'un circuit de maintien qui se ferme à l'aide d'un interrupteur 50 qui est maintenu ouvert, à l'aide d'une encoche creusée dans un disque 55 (fig. 2) fixé sur l'ar bre 33, uniquement lorsque cet arbre se trouve au repos, c'est-à-dire lorsque un outil 20 est disposé sur l'axe de la broche 21.
Sur la partie fixe de la machine est disposée une série de douze contacts 44 A, 44 B, ... 44 L (fig. 4) qui sont associés aux outils 20 A, 20 B, ... 20 L. La fermeture de chaque contact 44 est commandée par la bande du pro gramme, sur laquelle est enregistré un code pour chaque outil, en même temps que les données du travail que cet outil doit effectuer.
Sur l'arbre 24 du tambour 17 est fixée une plaque 43 sur laquelle est disposée une série de douze interrup teurs électriques 45 A, 45 B, ... 45 L, eux aussi associés aux outils 20 A, 20 B,... 20 L. Les interrupteurs 45 sont disposés en série avec les contacts 44 correspondants et sont ordonnés dans le sens opposé à celui des outils 20.
Les interrupteurs 45 sont à trois positions et sont aptes à être actionnés par une came semi-circulaire 46 fixée au tambour 17. En particulier, les interrupteurs 45 sont normalement maintenus dans la position externe et ferment un contact correspondant 45 X disposé sur un circuit 47 représenté par une ligne continue, et qui ali mente le relais RX. LA came 46 comprend une partie 48 apte à attaquer simultanément la moitié moins un des interrupteurs 45, et une deuxième partie 49 apte à atta quer un seul interrupteur 45 à la fois.
Les interrupteurs 45 attaqués par la partie 48 de la came sont maintenus dans la position intérieure dans laquelle ils ferment un contact correspondant 45 Y intercalé dans un circuit 51 représenté en traits interrompus, lequel alimente le relais RY. L'interrupteur 45 qui est attaqué par la partie 49 de la came 46 est au contraire maintenu dans une position intermédiaire par rapport aux deux premières, dans laquelle il maintient ouverts les contacts 45 X et 45 Y.
Avec la vis sans fin 36 (fig. 6) engrène en outre une roue à dents hélicoïdales 52, laquelle est apte à entraîner, par l'intermédiaire d'un embrayage électromagnétique 53 à un cycle de 1800 (fig. 2) un disque 54 muni d'une rainure annulaire excentrique 56 (fi-. 6). Dans la rainure 56 est engagé un galet 57 qui tourne sur un doigt 58 porté par un coulisseau 59, lequel peut coulisser vertica lement dans le bâti de la machine. Le doigt 58 se pro longe en arrière du coulisseau 59 (à gauche sur la fi-. 2) et coopère avec une rainure 61 d'une douille 62. Cette dernière peut coulisser verticalement dans le bâti de la machine, conjointement avec la broche 21, laquelle peut tourner par rapport à cette douille grâce à deux roule ments 63.
La douille 62 est munie d'une denture 64 en prise avec un pignon 66 fixé lui-même à un arbre 67 qui tourne sur le bâti de la tête 14. Sur l'arbre 67 est en outre fixé un deuxième pignon 68 (fig. 3) en prise avec une crémail lère 69, laquelle est fixée sur un chariot 70 qui coulisse verticalement et qui fait partie d'un mesureur de position 71. Le chariot 70 est relié par une chaîne 72 à un piston 73 qui coulisse dans un tube 74 et qui est poussé vers le bas par un ressort de compression 76 interposé entre le piston 73 et une virole 77 fixée à l'extrémité supérieure du tube 74. Avec la denture 64 (fig. 2) de la douille 62 engrène en outre un deuxième pignon 78 de commande de l'avance de la broche 21.
Le pignon 78 peut être entraîné en rotation, par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses à embrayges électromagnétiques désignée dans son ensemble 79 (fig. 7), par un arbre 80 qui est entraîné lui-même en rotation par l'intermédiaire d'un couple vis sans fin roue hélicoïdale 81 et un embrayage électro magnétique non représenté sur le dessin, à partir de l'arbre horizontal 39.
La broche 21 (fig. 2) comprend à son extrémité infé rieure une partie cannelée 82 en prise avec une douille 83 qui tourne dans le bâti de la machine mais qui est immoblilisée dans le sens axial. Sur la douille 83 est fixée une autre roue dentée 84 apte à être entraînée en rota tion par un arbre 85 (fig. 3) relié à l'arbre du moteur 41 par une autre boîte de vitesses à embrayages électroma gnétiques 86, lequel est commandé par le programme enregistré sur la bande. La broche 21 (fig. 2) est en outre munie à sa base de deux bossages 87 aptes à entrer en prise avec deux cavités 88 creusées dans le tasseau 19 de chaque outil 20.
Chaque tasseau 19 est en outre muni sur sa surface latérale de deux encoches 89 et 91 décalées en hauteur et normalement attaquées par deux mâchoires 92 et 93 (fig. 8). Chaque mâchoire 92 ou 93 est munie de deux bords dentés 94 (fig. 2) et 96 respectivement, qui atta quent par les deux côtés opposés deux pignons 97 qui tournent sur deux axes 98 fixés sur le tambour 17. De cette façon, les deux mâchoires se déplacent toujours dans les deux sens opposés. Avec la mâchoire 92 coopère normalement un verrouillage à bille et à ressort 99. La mâchoire 92 est finalement munie d'un bossage 101 pré sentant une cavité 102 qui est apte à coopérer avec une bride 103 appartenant à une armature 104 d'un électro aimant 105 fixé sur la machine.
L'armature 104 est normalement maintenue à droite par un ressort 106.
Chaque tasseau 19 est finalement muni d'une partie en trou de cône 107 apte à s'engager dans une cavité conique 108 de la broche 21. La partie 107 est munie d'un trou fileté 109 avec lequel peut coopérer une extré mité filetée 111 d'une tige 112 qui est coulissante et rota tive dans la cavité intérieure de la broche 21. La tige 112 est munie d'une bague 113 qui coopère avec un épaule ment 114 de la cavité de la broche et d'une partie canne lée 116 (fig. 3) qui est normalement en prise avec une douille 117 cannelée intérieurement. Cette dernière est en outre constamment en prise avec une extrémité cannelée d'un arbre 118 (fig. 3) appartenant à un moteur élec trique auxiliaire 119 du type réversible.
La douille<B>117</B> est finalement munie de deux brides 121 entre lesquelles est engagé un galet 122 porté par un levier 123 qui est articulé sur un axe fixe 124. Le levier 123 est normale ment appuyé sous l'action d'un ressort 125 contre un arrêt fixe et il est en outre replié par une liaison à doigt et coulisse à une armature 126 appartenant à un électro aimant 127.
En face de chaque outil 20 (fig. 2), le tambour 17 porte un organe qui peut être positionné suivant la vitesse de l'avance demandée par l'outil correspondant, cet organe est constitué par un tambour creux à profil en escalier 128 apte à être positionné à la main par l'intermédiaire d'une manette 129 correspondante, lors qu'on a enlevé du tambour 17 une plaque de fermeture 131. Avec le tambour 128 est destiné à coopérer un palpeur constitué par un profil en escalier 132 opposé au profil 128 du tambour et qui est porté par un coulis- seau 133 capable de coulisser verticalement dans le bâti de la machine.
Le coulisseau 133 est muni dans sa partie supérieure d'une fente 134 (fi-. 6) qui peut coulisser sur le doigt 58. Le bord supérieur de la fente 134 est normalement main tenu appuyé sur le doigt 58 apr un ressort de compres sion 136 interposé entre un trou 137 du coulisseau 133 et l'extrémité inférieure du coulisseau 59. Un orgot 138 fixé sur le coulisseau 59 sert de guide pour le ressort 136. Le coulisseau 133 est en outre muni d'une denture<B>139</B> qui est en prise avec une roue dentée 141, laquelle est à son tour en prise avec un pignon 142 fixé sur un arbre 143 qui peut tourner sur le bâti de la machine. Sur l'arbre 143 est en outre fixée une manivelle 144 ayant un doigt 146 en prise avec une fente 147 d'un coulisseau horizon tal 148 de commande de la boîte de vitesses 79 (fig. 7) de l'avance de la broche 21.
Le fonctionnement de la machine-outil représentée est le suivant Au début du cycle de travail correspondant à un outil prédéterminé, la broche 21 (fig. 2) se trouve en position haute et, par conséquent, dégagé des outils 20. La machine lit alors sur la bande du programme le code de l'outil 20 qui doit être sélectionné. La lecture du code provoque ensuite la fermeture du contact 44 correspon dant à l'outil à sélectionner.
On suppose que le tambour 17 se trouve en position avec l'outil 20 A sur l'axe 22 de la broche 21 comme représenté sur la fig. 4 et que le contact 44I est fermé. Etant donné que l'interrupteur correspondant 45 I ferme le contact 45 X, le contact 441 fait fermer alors le circuit 47 en excitant ainsi le relais RX. Celui-ci, d'une part, à travers le contact RX 1, excite le télérupteur TX qui. provoque la rotation du moteur électrique 42 dans le sens propre à faire tourner le tambour 17 dans le sens des aiguilles d'une montre et, d'autre part, à travers le contact RX2, exite l'électro-aimant EL qui ferme l'em brayage 34 (fig. 7).
L'arbre 41 (fig. 3) du moteur 42, à travers le couple conique 40, de l'arbre 39, le couple conique 38 (fig. 7), l'arbre 37, la vis sans fin 36, la roue hélicoïdale 35 et l'embrayage 34, entraîne en rotation l'arbre 33 et la vis sans fin 32. Cette dernière fait alors tourner la roue 29 (fig. 2) conjointement avec le tambour 17 dans le sens des aiguilles d'une montre d'un pas à chaque tour. A la fin de chaque tour de l'arbre 33, le disque 55 fait ouvrir le contact 40. Toutefois, l'électro-aimant EL (fig. 4) reste excité à travers le contact RX 2 du relais RX.
Lorsque la partie 49 de la came 46 entre en prise avec l'interrupteur 45I comme représenté sur la fig. 5, ce dernier est amené à la position intermédiaire en ouvrant le contact 45 X correspondant et en désexcitant ensuite le realais RX. Les contacts RX 1 et RX 2 s'ouvrent alors mais le télérupteur TX reste excité par son circuit de maintien et l'électro-aimant EL reste excité à travers le contact 50, qui est maintenu fermé par le disque 55 en rotation. Lorsque ensuite le disque 55 (fig. 2) de l'arbre 63, par sa rainure, fait ouvrir le contact 50, l'électro-aimant EL (fig. 4) est désexcité et fait ouvrir l'embrayage 34 (fig. 7).
Le tambour 17 s'arrête alors exactement dans la position dans laquelle l'outil 201 (fig. 5) se trouve sur l'axe 22 (fig. 2) de la broche 21 tan dis que le moteur électrique 42 continue à tourner pour commander les phases suivantes du cycle.
Si, au contraire, à un moment où l'outil 20 A (fig. 4) se trouve sur l'axe de la broche, on ferme par exemplè le contact 44 D, il se ferme à travers l'interrupteur 45 D le circuit 51 qui excite le relais RY. Par l'intermédiaire du relais RY 1, le télérupteur TY est alors excité et provoque la rotation du moteur 42 dans le sens opposé au sens précédent pendant que le contact RY 2 excite l'électro-aimant EL comme dans le cas précédent.
Le tambour 17 est alors mis en rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et, lorsque la partie 48 de la came 46 dégage l'interrupteur 45 D, ce dernier est atta qué par la partie 49 de la came 46 et se place dans sa position intermédiaire, en faisant désexciter le relais RY. Lorsqu'ensuite l'arbre 33 (fig. 2) termine son tour, le disque 65 fait ouvrir le contact 50, de sorte, que le tambour 17 s'arrête pendant que le moteur 42 continue à tourner de la même façon que dans le cas précédent.
Il est donc évident que les moyens 44, 45 et 46 (fig. 4) sont aptes à faire tourner automatiquement le tambour 17 (fig. 2) dans un sens ou dans l'autre de façon à dépla cer l'outil 20 à sélectionner en lui faisant parcourir le trajet le plus court pour l'amener en face de la broche 21.
A la suite de l'arrêt du tambour 17, on provoque d'une façon connue le serrage de l'embrayage 53 pour un cycle de 1800. La vis sans fin 36 (fig. 6), en agissant par l'intermédiaire de la roue 52 et l'embrayage 53, fait maintenant tourner le disque 54 de 180, dans un sens ou dans l'autre. La rainure excentrique 56 du disque 54, en agissant par l'intermédiaire du galet 57 et du doigt 58, fait maintenant abaisser d'une course constante, égale à l'excentricité de la rainure 56, le coulisseau 59 conjoin tement avec la douille 62 et la broche 21. Ce dernier par l'intermédiaire de la cavité conique 108 attaque la partie 107 du porte-outil 19 tandis que les deux bossages 87 attaquent les deux cavités 88.
A son tour, la tige 112 accompagne la broche sous l'effet de son propre poids jusqu'à ce qu'elle s'appuie sur le trou fileté<B>111</B> du tas seau 19. Le coulisseau 59, en arrivant à fond de course, provoque une rotation du moteur auxiliaire 119 dans un sens propre à faire visser la tige 112 dans le tasseau 19. Lorsque la bague 113 de la tige 112 s'appuie à nouveau sur l'épaulement 114, le broche 21 est refoulée contre le tasseau 19. Il se produit alors une augmentation du couple demandé au moteur 119 qui, d'une façon connue, provoque l'arrêt du moteur 119.
Ensuite, l'électro-aimant 105 est excité (fig. 2), l'ar mature 104 de cet électro-aimant faisant alors déplacer la mâchoire 92 vers la gauche par l'intermédiaire de la bride 103. Cette mâchoire, par l'intermédiaire de ses bords dentés 94 (fig. 8), des deux pignons 97 et des bords dentés 98, fait déplacer la mâchoire 93 vers la droite de sorte que l'outil reste débloqué. Simultanément, l'électro-aimant 127 (fig. 3) est également excité et fait descendre l'armature 126. Le levier 123 est entraîné dans le sens des aiguilles d'une montre en faisant monter la douille<B>117,</B> qui dégage ainsi la partie cannelée 116 de la tige 112.
Le coulisseau 59 (fig. 2) en descendant, repousse vers le bas, par l'intermédiaire du ressort 136, le coulisseau 133 dont le profil en escalier 132 va s'arrêter sur le profil en escalier 128 du tambour en exécutant ainsi une course qui dépend de la position angulaire dans laquelle le tambour 128 a été placé. Le déplacement du coulisseau 133 vers le bas, par l'intermédiaire de la roue 141, (fig. 6) du pignon 142, de l'arbre 145, de la manivelle 144 et du doigt 146, est transmis au coulisseau 148 qui prédis pose ainsi la boite de vitesses 79 (fig. 7) en fonction de l'avance prescrite pour l'outil sélectionné.
Le moteur 42 (fig. 3) est alors entraîné en rotation dans le sens demandé par l'outil, cependant que la boîte de vitesse 86 est mise en action, cette boîte ayant été prédisposée automatiquement par le programme enregis tré sur la bande. La roue dentée 84 est alors entraînée en rotation conjointement avec la douille 83 qui fait tourner la broche 21 et par conséquent l'outil 20, qui a été rendu solidaire de cette broche par la tige 112.
Pen dant cette phase du cycle, la boîte de vitesses 79 (fig. 7) est également mise en action et, par l'intermédiaire du pignon 78, elle fait avancer la douille 62 conjointement avec la broche 21, en fonction de l'avance prescrite pour l'outil sélectionné.
L'arrêt et le retour de bas en haut de l'outil 20 sont commandés par le mesureur de position 71(fig. 3). Lors que la broche 21 est revenue à la position verticale qu'elle avait au début du travail, les deux boîtes de vitesses 79 (fig. 7) et 86 (fig. 3) sont rendues inactives et l'électro-aimant 105 (fig. 8) est désexcité. Le ressort 106 ramène maintenant au repos l'armature 104 et tend à faire fermer les mâchoires 92 et 93 tandis que la broche 21 est encore en rotation par inerte.
Les mâchoires 92 et 93 ne peuvent toutefois se fermer entièrement que lorsque le tasseau 19 se trouve orienté angulairement de façon à présenter aux mâchoires 92 et 93 les cavités 89 et 91 comme sur la fig. 2 de sorte que chaque outil 20 est bloqué sur le tambour 17 en position orientée.
A la suite de la fermeture complète des mâchoires 92 et 93, l'électro-aimant 127 est désexcité (fig. 3), de sorte que le ressort 125 fait revenir le levier 123 à la position de la fig. 3 dans le sens inverse des aiguilles d'une mon tre. Le levier 123 repousse maintenant vers le bas la douille 117 en la remettant ainsi en prise avec la partie cannelée 116 de la tige 112. Le moteur 119 est alors mis en rotation dans le sens propre à dévisser l'extrémité 111 de la tige 112 du trou fileté 109 du tasseau 19.
Fina lement se produit le serrage de l'embrayage 53 (fig. 2), qui fait décrire un cycle de 1800 au disque 54 en rame nant le coulisseau 59 à la position haute de la fig. 6. Le doigt 53 ramène alors en position haute le coulisseau 133 tandis que le ressort 76, par l'intermédiaire de la chaîne 72, ramène en position haute la douille 62 en même temps que la broche 21, en complétant ainsi le cycle de travail de l'outil sélectionné.
Les outils 20 utilisés dans la machine peuvent néces siter un déplacement commandé de la broche uniquement pendant la course descendante de travail comme, par exemple, les mèches à percer 20 D et 20 C, ou bien pendant les deux courses comme, par exemple, les mè ches à aléser 20 A et 20 C.
Dans le but d'introduire dans la fonction de l'outil sélectionné une variation automa tique du programme de la machine consistant dans la commande du déplacment de la broche également pen dant la course de retour, le tambour portant le profil en escalier 128 (fig. 7) est muni de deux profils en escaliers analogues 149 et 150.
Chaque profil 149 et 15Ô occupe un arc de 1800 du tambour 128 et est apte à être amené en position active par rotation de la manette 129 dans le sens correspondant, le profil 149 correspondant à un outil à percer, le profil 150 correspondant à un outil à aléser.
Le tambour 128 est également muni d'une came<B>151</B> apte à actionner un interrupteur 150 uniquement lorsque le tambour 128 est prédisposé pour placer en position active le profil 150 correspondant aux outils à aléser. L'interrupteur 152 prédispose alors un circuit apte à faire revenir l'outil 20 vers le haut à une vitesse réglée.