Dispositif de ravitaillement automatique de machine-outil et procédé de mise en action de ce dispositif Le présent brevet a pour objets, d'une part, un dispositif de ravitaillement automatique de machine- outil destinée à usiner des séries de pièces identiques par cycles d'opérations consécutifs à partir de barres de matière, dans lequel un ensemble comprenant une nouvelle barre de matière à mettre en place dans la machine et des organes d'entraînement de cette barre, est déplacé en direction de la machine-outil, et d'autre part,
un procédé de mise en action de ce dispositif pour assurer le ravitaillement automatique d'une machine-outil comprenant une pince présentant des mors destinés à enserrer les barres de matière en vue d'assurer leur entraînement pendant l'usinage des pièces, cette pince étant ouverte à un instant déter miné de chaque cycle d'opérations de la machine, afin de permettre l'alimentation de la matière pour chaque pièce.
Il existe déjà de nombreux dispositifs de ravi taillement automatique de ce genre. Pour que les nouvelles barres arrivent toujours dans la machine dans la position qui permet à cette dernière d'usiner une première pièce complète à leur extrémité, il n'y avait jusqu'à présent pas d'autre moyen que d'arrêter les opérations de la machine à un moment précis du cycle et pendant tout le temps de la mise en place d'une nouvelle barre. Cet arrêt devait notamment être effectué lorsque la pince destinée à enserrer et à entraîner la nouvelle barre, était ouverte et lorsque l'organe de butée, qui limite l'avance de la barre après chaque pièce, était de plus engagé à fond dans le chemin de cette barre.
Or, cet arrêt des opérations de la machine au moment de l'entrée en fonction des éléments du dispositif de ravitaillement, qui assurent la mise en place automatique d'une nouvelle barre, implique d'abord une interaction étroite entre la machine et le dispositif de ravitaillement et, en outre, la présence, dans ce dernier, d'organes de commande spéciaux, qui compliquent l'installation et la mise en train et qui risquent, par leur défection, toujours possible, d'entraîner des ennuis ou des dommages plus ou moins graves.
On a aussi essayé d'utiliser des dispositifs de ravitaillement automatique tels que celui indiqué au début, en particulier avec des tours automatiques à poupée mobile, sans arrêter les opérations du tour pendant la mise en place d'une nouvelle barre. Comme celle-ci est assurée généralement par un moteur électrique, qui entraîne une chaîne sans fin et retire, par son intermédiaire, un poussoir avec un reste de barre devenu inutilisable, en déplaçant ce poussoir depuis l'avant du dispositif de ravitaillement jusqu'à l'arrière de celui-ci, où la chaîne sans fin abandonne le poussoir retiré et en saisit un nouveau pour lui faire avancer une nouvelle barre de matière dans la poupée du tour et le faire presser sur cette barre pendant tout son usinage,
le moteur électrique utilisé doit être choisi relativement faible, de sorte que le tour effectue plusieurs cycles à vide pendant le ravitaillement. Comme le dispositif de ravitaille ment est indépendant du tour et que ses fonctions ne sont pas synchronisées avec les opérations du tour, il peut donc arriver que la nouvelle barre entre dans la pince de la poupée quand celle-ci est ouverte déjà depuis un certain temps et va bientôt se refermer.
Comme les tours à poupée mobile comprennent en général un canon de guidage devant la poupée, les nouvelles barres sont souvent saisies par la pince de la poupée, alors que leur extrémité antérieure se trouve quelque part entre la poupée et le canon de guidage ou à l'intérieur de celui-ci. Si au cours de son avance pendant le cycle suivant des opérations du tour, la poupée n'amène pas l'extrémité antérieure de la barre à usiner dans le champ des outils, le fait de ne pas avoir arrêté les opérations du tour pendant le ravitaillement ne cause aucune perturbation. En effet, tout le cycle d'opérations du tour qui suit l'instant auquel la pince de la poupée à saisi la nouvelle barre de matière s'effectue à vide.
Lorsque ladite pince s'ouvre à nouveau à la fin de ce cycle, le poussoir agissant sur la nouvelle barre de matière fait alors généralement parvenir l'extrémité anté rieure de cette dernière contre l'organe de butée limi tant l'avance de la barre, cet organe étant générale ment constitué, dans les tours à poupée mobile, par le burin de tronçonnement. Lorsque 1a pince de la poupée se ferme à nouveau, la nouvelle barre de matière est correctement en place et une première pièce complète peut être usinée au cours du cycle d'opérations suivant.
Si la pince de la poupée saisit en revanche la nouvelle barre de matière à un moment où son extré mité antérieure est tout près du champ de travail des outils, le tour usine alors une première pièce incomplète à l'extrémité de la nouvelle barre de matière.
Outre le fait que la présence de telles pièces incomplètes nécessite généralement un triage spécial, elle peut encore avoir l'inconvénient d'endommager plus ou moins gravement les outils de la machine. Des dégâts peuvent en effet se produire en particu lier dans le cas où une mèche à centrer doit préparer un perçage effectué par un outil (mèche, foret) monté sur un appareil auxiliaire situé en face de la poupée. Si une nouvelle barre de matière n'a pas été mise en place dans la position voulue, la mèche à centrer n'atteint pas cette barre, lorsqu'une première pièce est usinée à son extrémité.
L'outil de perçage arrive alors en contact avec une face brute, c'est-à-dire non pointée et il risque de se casser ou de fausser l'extré mité antérieure de la barre de matière, ce qui pour rait provoquer la rupture de tous les outils entrant en fonction après coup sur cette extrémité de la barre et même fausser les organes de la machine, prévus pour le guidage de cette barre.
Le but du présent brevet est de créer un disposi tif de ravitaillement qui permette de laisser marcher la machine pendant les opérations de mise en place automatique d'une nouvelle barre et qui évite les inconvénients mentionnés ci-dessus.
Le dispositif selon ce brevet comprend, d'une part, un organe de commande d'arrêt, qui est placé dans le chemin de l'ensemble comprenant la barre et qui provoque l'arrêt de cet ensemble à une dis tance déterminée de la machine-outil, quand cet ensemble entre en contact avec lui, et d'autre part, un organe de commande de remise en marche, qui est actionné par la machine-outil à un instant déter miné de son cycle d'opérations et qui provoque alors la remise en marche dudit ensemble en direction de la machine-outil, après que cet ensemble a été arrêté par ledit organe de commande d'arrêt.
Grâce à ces deux organes de commande, l'ame née d'une nouvelle barre de matière dans la machine- outil est synchronisée avec les opérations de cette dernière.
Du fait que dans les machines comprenant une pince de serrage de la matière, cette pince est fermée pendant la plus grande partie du cycle des opérations, le procédé selon le brevet permet de se dispenser d'effectuer un réglage délicat de la position de l'organe de commande d'arrêt. Il suffit en effet de régler l'emplacement de celui-ci ainsi que le moment du cycle des opérations de la machine auquel l'organe de commande de remise en marche est actionné pour faire arriver l'extrémité antérieure des nouvelles barres de matière contre les mors de la pince fermée, après que l'actionnement de l'organe de commande de remise en marche a fait démarrer l'ensemble comprenant la nouvelle barre de matière.
Dans les cas où les temps d'ouverture de la pince de serrage de la matière sont si courts, que le moteur agissant sur l'ensemble comprenant la barre ne parvient pas à amener cette barre en une seule fois dans la position de mise en place définitive, qui permet l'usinage d'une première pièce complète à l'extrémité de cette barre, des moyens de réglage de la puissance du moteur peuvent être avantageu sement prévus, pour que le moteur amène les nou velles barres en position correcte en un nombre entier de pas approximativement égaux entre eux.
Une forme d'exécution du dispositif selon ce brevet est représentée à titre d'exemple au dessin annexé, qui illustre également un exemple de mise en aeuvre du procédé selon ce brevet.
La fig. 1 est une vue en perspective de ladite forme d'exécution, et les fig. 2 et 3 illustrent ledit exemple en repré sentant deux positions successives de certains organes de la fig. 1.
Le dispositif de ravitaillement représenté au des sin est associé à un tour automatique à poupée mobile. Ce tour comprend une poupée 1, montée coulissante dans une glissière 2 d'un banc 3, sous l'action de moyens non représentés. La poupée 1 contient une broche rotative 4, qui comprend une pince de serrage 5. L'ouverture et la fermeture de cette pince 5 sont commandées par une came 6 à oreilles 7, 8, calée sur un arbre à cames 9 assurant la synchronisation de toutes les opérations du tour. L'oreille 7 de la came 6 provoque la fermeture de la pince 5, lorsqu'elle entre en contact avec un doigt 10 fixé à l'extrémité d'un bras 11 solidaire d'un pont basculant 12 et fait descendre ce bras 11.
Le mouvement résultant du pont 12, dont une gorge longitudinale 13 entraîne un sabot 14 fixé à l'extré mité d'un bras 15, provoque le basculement d'un étrier 16 autour d'un axe vertical. Cet étrier agit de façon connue sur un manchon coaxial à la broche 4 et engage une partie de celui-ci sous des chiens de fermeture de la pince 5 ; au cours de ce déplacement vers le bas du bras 11 sous l'action de l'oreille 7, un bras 17, également solidaire du pont 12, amène un doigt 18, fixé à son extrémité dans le chemin de l'oreille 8 de la came 6, qui assure l'ouver ture de la pince 5, en repoussant ce doigt 18 hors de son chemin et en ramenant le doigt 10 dans le chemin de l'oreille 7.
Le tour comprend encore un canon de guidage 19 (fig. 2 et 3) monté dans un support (non représenté) fixé au banc 3 devant la poupée 1. Ce canon 19, axialement immobile, sou tient la partie de la barre de matière qui est engagée dans le champ d'action d'outils 20 du tour. Ces outils peuvent être constitués par des burins radiaux disposés en éventail et montés sur des coulisseaux guidés par des glissières fixées au support du canon 19, ainsi que par des outils axiaux montés sur un appareil placé en regard de la poupée 1. Les opérations de tous ces outils sont commandées par des cames (non représentées) calées sur l'arbre 9.
Le dispositif assurant le ravitaillement de ce tour comprend tout d'abord un tambour 21 monté rotati- vement sur un bâti indépendant du banc 3 du tour. Ce tambour 21 comprend plusieurs guides 22 des tinés chacun à supporter la partie postérieure d'une barre de matière 23 en cours d'usinage. Pour cela, un dispositif de nombrage (non représenté) retient le tambour 21 placé sous l'action d'un poids 24 dans des positions angulaires successives telles, qu'un des guides 22 du tambour 21 soit à chaque pas aligné sur la broche 4.
Un poussoir comprenant une tige et un papillon 25 est associé à chacun des guides 22, la tige du poussoir étant située à l'intérieur de ce guide et le papillon 25 faisant saillie à l'extérieur, en passant à travers une fente longitudinale du guide. Le poussoir du guide aligné sur la broche 4 est relié à une chaîne sans fin 26 par un organe de liaison 27. Deux roues 28, 29, montées, l'une, au-dessus de l'extrémité postérieure et l'autre au-des sus de l'extrémité antérieure du tambour 21, servent à guider la chaîne 26. Celle-ci est destinée à se déplacer toujours dans le même sens, indiqué par des flèches, sous l'action d'un moteur électrique 30. Lorsque l'organe de liaison 27 est sur le brin supé rieur de la chaîne 26, cette dernière tire le poussoir vers l'avant, en direction de la poupée 1.
Le moteur 30, qu'on choisit de préférence à fort glisse ment pour éviter tout échauffement pendant les temps d'arrêt du poussoir, fait appuyer ce dernier contre l'extrémité postérieure de la barre 23 en cours d'usinage, pendant tout l'usinage de cette dernière, jusqu'au moment où l'organe de liaison 27 tourne autour de la roue 29. A ce moment-là, il ne reste plus de la barre 23 qu'un bout inutilisable. Après avoir tourné autour de la roue 29, l'organe de liaison 27 commence à tirer le poussoir vers l'arrière du tambour 21, en se déplaçant le long du brin inférieur de la chaîne 26. Au cours<I>de ce</I> mouve ment, le bout inutilisable de la barre 23, qui est relié axialement au poussoir, est retiré avec ce der nier.
Au moment où l'organe de liaison 27 s'apprête à tourner autour de la roue 28, il abandonne le papillon 25 du poussoir qui avait été actionné, puis agit sur le dispositif de nombrage du tambour 21, de façon à permettre au poids 24 de le faire avancer d'un pas et d'amener le guide 22 suivant dans l'ali gnement de la broche 4. Après avoir tourné autour de la roue 28, l'organe de liaison 27 revient sur le brin supérieur de la chaîne 26 et se déplace à nou veau vers l'avant.
Au début de ce déplacement, il saisit le papillon du poussoir associé au nouveau guide aligné sur la broche 4 et fait avancer la nouvelle barre de matière 23, préalablement intro duite dans ce guide de façon non représentée, en direction de la poupée 1, en vue d'en assurer l'usinage.
Avant que la nouvelle barre de matière n'arrive en place dans la poupée 1, des organes de com mande faisant partie d'un circuit électrique agissant sur un interrupteur 31 branché sur la ligne d'ali mentation 32 du moteur 30 sont toutefois actionnés. Ce circuit comprend deux relais 33, 34 et trois contacts 35, 36, 37. Les deux premiers contacts sont montés en série dans le circuit d'alimentation de la bobine du relais 33. Le contact 35, normale ment ouvert, constitue un organe de commande d'arrêt; il est placé dans le chemin de l'organe de liaison 27, en un endroit bien déterminé décrit ci-après.
Quant au contact 36, normalement fermé, il constitue un organe de commande de remise en marche et il est placé sous l'action d'une came 38 calée sur l'arbre 9 dans une position convenablement réglée.
Lorsque l'organe de liaison 27 arrive sous le contact 35 et ferme ce dernier, le relais. 33 est excité, ce qui a pour effet d'ouvrir le contact 37 et de couper le circuit d'alimentation de la bobine du relais 34. L'interrupteur 31 s'ouvre par conséquent. La fermeture du contact 35 dans la position repré sentée à la fig. 1 a ainsi pour effet :de provoquer l'arrêt du moteur 30 et par conséquent d'immobiliser l'ensemble mobile comprenant la chaîne 26, l'organe de liaison 27, le poussoir attaché à cette chaîne et la barre de matière 23 du guide 22 aligné sur la broche 24.
Comme le tour auquel le dispositif de ravitaille- ment décrit est associé travaille en permanence, le sommet 38a de la came 38 arrive à un moment donné sur le contact 36 et l'ouvre. Le circuit d'ali mentation de la bobine -du relais 33 est par consé quent ouvert. Le contact 37 retombe dans la posi tion représentée à la fig. 1, de sorte que le relais 34 est à nouveau excité et l'interrupteur 31 fermé, ce qui assure la remise en marche du moteur 30 et par conséquent de l'ensemble comprenant la chaîne 26, l'organe 27, ainsi que le poussoir et la barre 23 associés à cet organe 27.
Le moteur 30 reste ainsi en marche jusqu'au moment où l'organe de liaison 27 a fait un tour complet autour des roues 28, 29 et revient dans la position représentée à la fig. 1.
La forme d'exécution décrite présuppose que les barres 23 à usiner sur le tour décrit ont toutes approximativement la même longueur. En choisis sant dès lors convenablement l'emplacement du contact 35, qui assure l'arrêt du moteur 30, il est possible de provoquer cet arrêt lorsque l'extré mité antérieure de la barre 23, entraînée par la chaîne 26, est à une distance bien déterminée a des mors de la pince 5 de la broche 4. Cette position d'arrêt de la barre 23 est représentée schématique ment à la fig. 2.
La came 38 est par ailleurs orientée de telle façon autour de l'arbre 9 que son nez 38 a actionne le contact 36 et fasse ainsi redémarrer le moteur 30 à un moment du cycle d'opérations du tour tel, que le moteur 30 fasse arriver l'extrémité antérieure de la barre 23 à coup sûr derrière les mors fermés de la pince 5, comme on le voit à la fig. 3.
Pour être mise en place définitivement, la barre 23 doit encore être avancée d'une longueur b à partir de la position de la fi-. 3, jusqu'au moment où sa face antérieure bute contre l'outil de tron çonnement représenté à la fig. 3, qui se trouve engagé dans le chemin de la barre, au début d'un nouveau cycle d'opérations du tour.
Dans la plupart des cas, la pince 5 est ouverte lors du passage d'un cycle d'opérations au suivant pendant un temps assez long pour permettre au moteur 30 de faire avancer en une fois la barre 23 de la longueur b.
Si, dans un cas particulier, les conditions de travail du tour étaient telles que le moteur 30 n'ait pas la force, pendant un temps d'ouverture de la pince 5, de faire avancer la barre 23 de la lon gueur b, il suffirait de régler la force du moteur 30, par exemple à l'aide d'un potentiomètre (non repré senté), de telle façon que ce moteur fasse parcourir à la barre 23 la distance b en un nombre de pas approximativement égaux, chacun de ces pas étant effectué lors du passage d'un cycle d'opérations du tour au suivant, pendant l'ouverture de la pince 5. La pression que le poussoir doit exercer sur la barre en cours d'usinage, pendant l'usinage de cette der nière, n'a en effet pas besoin d'être extrêmement précise.
Cela signifie que la force du moteur 30 peut être réglée entre des limites relativement espa cées. La condition de réglage énoncée ci-dessus peut donc être réalisée sans difficulté.
Comme les temps d'ouverture de la pince 5 doi vent, pendant le fonctionnement normal du tour, per mettre à la poupée 1 de reculer sur une distance correspondant à la longueur d'une pièce à usiner, pour assurer l'avance correcte de la matière, il est évident que les temps d'ouverture de la pince 5 seront toujours assez longs pour permettre au moteur 30 de faire avancer, à chaque ouverture de pince, une longueur de barre supérieure à la lon gueur des pièces à usiner. Cela signifie, dans le cas où la distance b doit être parcourue en plusieurs pas, que chacun de ces pas, et en particulier le dernier, a une longueur supérieure à celle des pièces à usiner.
Il en résulte qu'après l'avant-dernier pas, la barre ne sera certainement pas encore parvenue dans une position telle que la poupée 1 fasse entrer l'extrémité antérieure de la barre dans le champ d'action des outils du tour, au cours du cycle suivant. Ces outils ne risquent donc pas de commencer l'usinage d'une pièce incomplète au cours de ce dernier cycle à vide du tour. Au lieu que le contact de commande d'arrêt 35 soit placé dans le chemin de l'organe 27, il pourrait naturellement aussi être placé dans le chemin du papillon 25.
Dans le cas où des barres de longueurs très différentes devraient être amenées automatique ment par le dispositif décrit dans la poupée 1 du tour, un organe d'arrêt du moteur 30 pourrait aussi être placé dans chacun des guides 22 du tambour 21 ou à l'intérieur de la broche 4 pour réagir au pas sage de l'extrémité antérieure de la nouvelle barre de matière, de façon à arrêter celle-ci avec les organes qui l'entraînent à un endroit bien déterminé par rapport au tour et à permettre la remise en marche du moteur 30, de façon que celui-ci fasse avancer la barre en synchronisme avec les opérations du tour.
Dans certaines applications, dans lesquelles la pince 5 reste ouverte pendant un temps relativement long, il peut aussi ne pas être indispensable de prévoir un arrêt de la barre derrière la pince fermée de la broche 4, comme représenté à la fig. 3. Dans ce cas, l'organe placé sous la commande d'un élément de la machine assurant la synchronisation de ses opéra tions remettrait le moteur 30 en marche à un moment tel, que ce moteur parviendrait à faire passer la barre en une fois de la position représentée à la fig. 2 jusque dans celle où l'extrémité antérieure de la barre bute contre l'organe assurant la limitation de l'avance de la barre, pendant le fonctionnement normal de la machine.
Des organes équivalents aux contacts 35 et 36 pourraient aussi être prévus dans le cas où les moyens assurant l'entraînement des barres de matière à amener automatiquement dans la machine-outil ne seraient pas constitués par un moteur électrique, mais par exemple par un dispositif de commande pneumatique ou hydraulique. Dans ce cas, ces orga nes équivalents pourraient être des valves.
Il est enfin évident que le dispositif de ravi taillement décrit peut être utilisé dans les mêmes conditions avec des tours à poupée fixe ou des tours multibroches et en général avec n'importe quelle machine-outil destinée à usiner des barres de matière, et à produire des séries de pièces identi ques par cycles d'opérations consécutifs.