Brevet FR2010838A1 — publié le 19700220

La présente invention concerne un dispositif porte-pièce de tenue utilisant le déplacement d'un manchon à paroi mince, provoqué par une pression hydrostatique, pour serrer une pièce contre un corps principal du dispositif de maintien. Les "brevets des Etats-Unis d'Amérique n° 2.744-.75S et n° 2.797.604- et les références citées dans ces derniers décrivent les dispositifs de maintien hydrostatiques de la technique antérieure. Ces dispositifs utilisent une pression hydrostatique pour déployer un manchon métallique à paroi relativement mince qui exerce une force sur une pièce de façon à le serrer contre le dispositif de maintien. Ce type de dispositif de maintien fonctionne sous des pressions hydrostatiques assez élevées et peut appliquer une force élevée à une pièce. Les dispositifs de ce genre ont soulevé des problèmes de déformation particulièrement graves lorsqu'ils sont utilisés pour maintenir des pièces à parois relativement minces telles que des chemises de cylindres. Si la chemise est initialement non-arrondie ou ovale,les forces de serrage ont tendance à la déformer sous une configuration arrondie. Il en résulte que les surfaces usinées sont ovales, même si elles sont initialement usinées avec précision, lorsque l'ouvrage est enlevé du dispositif de maintien et peut retourner vers son état libre ovale-initial. La présente invention résout ce problème dû à la déformation en utilisant un manchon formé à partir d'une matière souple telle qu'une matière plastique -ou d'autres matières qui seront décrites ci-dessous» On est assuré que cette matière se moule à la forme ovale de l'ouvrage, de façon que les forces de serrage engendrées par la pression hydrostatique puissent être réparties plus uniformément sur la surface de la pièce ■ afin que celle-ci ne soit pas déformée par les forces de serrage. Ce dispositif fonctionne également d'une façon satisfaisante à des pressions hydrostatiques sensiblement inférieures à celles de dispositifs analogues ayant des manchons métalliques. Dans un grand nombre de cas, cette caractéristique élimine la nécessité d'avoir recours à des pompes à pression élevée spéciales, étant donné que le dispositif peut être actionné par l'installation hydraulique de la machine sur laquelle il est utilisé pour maintenir les ouvrages à usiner. La présente invention concerne un dispositif de maintien 2 69 19741 2010838 hydrostatique et plus spécialement un dispositif qui utilisé un manchon à paroi relativement mince destiné à des ensembles de main tien soit externes soit internes. La présente invention s^propose de fournil un dispositif 5 de maintien à pression hydrostatique perfectionné : - qui maintient des pièces ovales à parois minces sans les déformer; - qui fonctionne sous une pression hydrostatique rela- . tivement basse. 10 D'autres avantages et caractéristiques de 11 invention ras sortiront de la description qui va suivre, faite en regard des des sins annexés et donnant à titra explicatif, mais nullement limitatif plusieurs formes de réalisation conformes à 1'invention. Sur ces dessins : 15 la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif de tenue à pression hydrostatique serrant la surface externe d'une chemise à paroi mince de cylindre; la figure 2 est ane vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 1, montrant les détails de construction d'un élément 20 d'étanchéité; la figure 5 est une vue en coupe d'un ensemble modifié destiné à êtreûtilisé avec des pressions différentes-. Sur la figure 15 on"voit une chemise ou garniture cylindrique 20 représenté serré dans un corps principal 22 d'un dispo-25 sitif de tenue par une pression hydrostatique s'exerçant dans une chambre 24». La chambre 24- est délimitée par une série de filets 26 disposés sur la surface interne du corps principal 22 coopérant avec un manchon 28. La chambre pourrait égaiemen^présenter un évidement rectiligne ( non représenté) formé dans le corps prin 50 cipal 22 plutôt qu'une série de filets 26, mais ces derniers représentent la forme de réalisation préférée de la chambre 24-, parce qu'ils forment une chamore dans laquelle il est plus facile d'en faire écouler ou d'enlever l'air lorsqu'on la remplit d'un fluide. Cette construction de chambre filetée est décrite complè-"35 tement dans le brevet des Etats-Unis d ' Amérique,,n° 2.74-4-,.756 ■ précité. •" ' .u . . . ------ Le manchon 28 est emprisonné dans le corps,principal:. 22 par une bague de retenue 30 et une série de clavettes, ;32 qui sont " fixées au corps principal 22' par une série -de vis 34* ou un autre 4-0 moyen approprié. La bague de retenue 30 et- les clavettes 32 espa- £A0 CRIGfNAl 69 19741 2010838 cées sur la périphérie empêchent le manchon 28 de se déplacer dans le sens longitudinal par rapport au corps principal 22, mais elles permettent au manchon d'être déplacé radialement par une pression hydrostatique s'exerçant dans la chambre 24. TTn passage 31 est prévu 5 dans le corps principal 22 pour l"1 entrée du fluide dans la chambre 24 et un passage 33 et un bouchon 35 forment un moyen d'écoulement et une vidange de la chambre 24. Comme représenté sur la figure 2, un évidement rectili-gne 36 prévu dans chaque extrémité de la chambre 24 contient une 10 bague torique 38 et une bague d'appui rainurée 40. La bague torique 38 forme un joint étanche entre le corps principal 22 et le manchon 28, de sorte que la chambre 24 ne fuit pas lorsqu'elle est soumise à. la pression hydrostatique i Ce moyen d'étanchéité est décrit complètement dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3.122.376'. 15 Le manchon 28 est réalisé en une matière plàstique fle xible à densité élevée telle que la résine de polyamide connue sous lq&om de " Nylon" ou le téflon. Lorsqu'une pression hydrostatique est appliquée à un manchon 28 de cette matière flexible à densité élevée, on voit que la matière a tendance à se déformer légèrement 20 et à se mouler ou à remplir les irrégularités que présente la rondeur / ou la forme de la pièce 20. Cette caractéristique molle ou flexible de la matière répartit les forces engendrées par la pression hydrostatique s'exerçant dans la chambre 24 plus uniformément sur la surface de contact de la pièce. Le manchon souple est considéré 25 comme déterminant la position d'un axe en agissant sur un diamètre externe de la pièce. Ceci permet de serrer une pièce ovale dans le corps principal 22 sans la déformer. Si la pièce est initialement déformée par une pression de serrage, les surfaces de la pièce qui sont usinées pendant que cette dernière est déformée se détendent et 30 ne sont plus à la cote lorsque la pièce est desserrée et ramenée .dans son état libre. L'utilisation d'un manchon plastique 28 dans ce dispositif réduit ou abaisse fortement la pression à laquelle le fluide s'exerçant dans la chambre 24 doit être soumis pour serrer la pièce 35 20 dans le corps principal 22, lorsqu'on la compare à la pression exigée pour actionner un dispositif analogue utilisant un manchon métallique. Dans un grand nombre de cas, cette particularité supprime le nécessité de recourir à des dispositifs à pression élevée spéciaux qui sont utilisés avec un grand nomore des dispositifs analogues >9 19741 2010838 ayant des manchons métalliques, étant donné que les installations hydrauliques d'un grand nombre des machines sur lesquelles ce dispositif est utilisé ont une pression hydraulique suffisamment élevée pour déplacer radialement le manchon à densité élevée 28. 5 Ce dispositif fonctionne avec succès avec une pressioiî s'exerçant 2 2 dans la chambre 24- comprise entre 3,50 kg/cm et 24,50 kg/cm au manomètre. Dans certaines opérations d'usinage, on utilise une pression hydrostatique plus élevée pendant des opérations de "dégrossissage" , puis on réduit la pression à un niveau compris entre 2 2 10 10,50 kg/cm et 14 kg/cm au manomètre pour les opérations de "finissage". Sur la figure 3, on voit une variante dans laquelle un corps 50 présente un élément cylindrique 52 et un second élément cylindrique 54- reliés par une paroi biseautée 56. Sur l'extrémité de' 15 droite du corps en observant la figure 3 est disposée une petite bague en forme de chapeau 58 ayant un évidement annulaire 60 sur sa surface interne relié à une petite ouverture 62. Un passage 64 contient de l'air sous pression qui est renvoyé dans un .manomètre approprié (non représenté) j de sorte que lorsque le rebord 20 66 d'une pièce 70 se déplace au-dessus du trou 62,un opérateur sait que la pièce est correctement disposée. On constate que la pièce 70 présente une paroi épaisse 72 et une paroi mince 74- et dans certaines circonstances, il peut être souhaitable que des pressions différentes soient appliquées 25 à ces parois pour assurer un serrage correct sans provoquer de déformation. Ceci est réalisé en ayant recours à une chemise 80 ayant une paroi épaisse 82 et une paroi mince 84 qui établit le contact correct avec la pièce. La chemise est rendue étanche à chaque extrémité par un ensemble de bagues toriques 86 et 88 res-30 pectivement et entre les deux parties d'épaisseur àe paroi est disposée une troisième bague torique 90. Le moyen pour engendrer la pression est connu en soi et on prévoit des passages respectifs 92 et 94- qui peuvent recevoir la pression soit d'une source externe par les passages 96 et 98, respectivement, soit de dispo-35 - sitifs de manoeuvre à pistons incorporés ( non représentés). Grâce à la présence des passages séparés, des différences de pressions peuvent se produire entre la partie de chemise 82 et le corps et entre la partie de chemise 84 et 'le corps afin d'assurer une contraction correcte-, 40 On voit' également que des différences de pression peuvent — i BAD ORIGINAL 5 69 19741 2010838 être utilisées en vue d'obtenir des coupes ou passes différentes. Par exemple , une coupe grossière ou un alésage d'ébauche peut être effectué dans un sens avec une pression raisonnablement élevée, pour résister aux forces plus grandes exercées par l'outil à aléser pen-45 dant la coupe grossière. Une coupe de finissage est alors exécutée avec une pression réduite, en assurant ainsi que les pressions de serrage exercées sur une surface externe ovale n'exercent pas d'influence sur la formation d'un trou rond dans la pièce lorsqu'elle est mise dans un état libre. On voit que l'utilisation du manchon 50 28 de la figure 1 compense à un certain degré la différence d'épaisseur de la paroi étant donné que l'épaisseur plus grande de la chemise disposée par-dessus la partie mince de l'ouvrage crée une plus grande résistance à la pression de contraction, tandis que la surface de paroi plus mince de la chemise disposée par-dessus la 55 partie épaisse de l'ouvrage oppose une résistance moindre à la pression. Par conséquent, il se produit une compensation automatique et cet effet peut être augmenté par l'utilisation d'un manchon en nylon supplémentaire afin d'augmenter l'effet. Dans chaque cas, 60 c'est l'élasticité du manchon plastique relativement mince qui contribue à un ensemble dé retenue avantageux des pièces à parois minces. On sait que la chemise plastique répond immédiatement aux pressions s'exerçant dans ses diverses zones, de sorte qu'elle s.'a-dapte immédiatement à l'état faux-rond de la pièce avant qu'une 65 pression excessive quelconque soit appliquée à une zone particulière quelconque. Aussi la pression est uniforme autour de l'ensemble et toute déformation qui pourrait se répercuter lorsque la pièce est débarrassée de la.pression de retenue ne peut qu'être négligeable. En plus de l'utilisation du nylon comme matière, on prévoit 70 également qu'un filament de fibres de verre saturé, enroulé sous la forme d'un tube peut également être utilisé.. Cette matière s'est avérée comme ayant des caractéristiques d'extension acceptables. De façon générale, les filaments de fibres de verre sont enroulés en hélice sur un mandrin et sont saturés d'une gangue de résine tel 75 que diverses variétés de résine époxy, de polyester et d'autres résines qui sont convenablement mûries pour avoir un rapport de densité élevé. Naturellement, la matière est résistante à la corrosion, non-magnétique et présente une faible ,conductivité thermique qui offre des avantages relativement à des applications de pièces du type décrit ci-dessus» La matière, a. une résistance à l'éclatement 2010838 élevée et est de façon générale précontrainte, le filament étant eûEoulé sous l'effet d'une tension. Un fini très lisse peut être obtenu sur la matière et à cause de la résistance propre aux acides, aux sels et ainsi de suite, il n'est pas nécessaire de recourir à un revêtement ou à une opération la rendant inoxydable comme c'est le cas avec un manchon métallique. De même, une matière souple telle qu'un tissu de fibres de verre enroulé, imprégné, par exemple peut être utilisé comme renforcement. De minces fils d'acier, par exemple, enroulés pour permettre l'extension et noyés dans un caoutchouc, un caoutchouc synthétique ou une matière plastique, peuvent être utilisés. De façon générale, l'invention envisage d'utiliser un manchon ayant une caractéristique souple et un degré de dureté inférieur à celui du métal, de sorte que, sous l'effet de la pression de serrage, il se conformé une pièce ovale pour créer la pression de serrage nécessaire sans déformer la pièce, c'est-à-dire, l'arrondir. Ainsi, après que la pièce est usinée ou meulée à un état rond et libérée, elle ne reprend pas un état ovale. Il va de soi que l'invention a été décrite ci-dessus à titre d'exemple préférentiel indicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra y introduire toute équivalence dans ses éléments constitutifs sans sortir de son cadre défini par les revendications annexées. 19741 ' ■' - ' •: . ... ,.1' BAD ORIGINAL 6 5 10 15 20 25 30 35 40 lv/41 2010838 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de tenue porte-pièce caractérisé par le fait qu'il comprend un corps principal ayant au moins une ouverture évidée et un passage reliant l'ouverture à une surface accessible du corps principal, un manchon d'une matière souple destiné à coopérer avec l'ouverture pour former au moins une chambre fermée entre le corps principal et le manchon; ce dernier étant mis en place pour venir en contact avec une pièce et un moyen pour assurer l'étanchéité de la chambre, de sorte qu'elle peut être soumise à une pression d'un fluide, de façon que le manchon soir déplacé par rapport au corps principal par un fluide sous pression pénétrant dans la chambre par ledit passage, en sierrant ainsi une pièce contre le corps principal par le déplacement du manchon sans la .déformer. 2 - Dispositif de maintien d'une pièce sous l'effet d'une pression thermostatique ayant un manchon à paroi relativement mince associé à un corps de support ayant une ou plusieurs chambres formées entre les deux éléments destinée à recevoir une pression hydrostatique, caractérisé par le fait qu'il comprend un manchon à paroi mince fabriqué en une matière flexible, relativement malle et pliable en comparaison d'un métal,ayant au moins une surface de contact mise en place pour venir en contact avec un ouvrage. 3 - Mandrin à pression hydrostatique du. type utilisant un corps de .support qui présente une chamDre sous pression hydrostatique dans une de ses surfaces, destiné^, maintenir des pièces relativement minces facilement déformables, caractérisé par le fait qu'il comprend un manchon souple d'une matière plastique flexible conformé pour fermer la chamDre sous pression et pour s'ajuster à force sur les parois d'une pièce, dans lequel la pression s'exerçant dans la chambre met-le manchon sous la forme de la pièce et serre celle-ci sans la déformer. 4 - Mandrin à pression hydrostatique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le manchon varie d'épaisseur pour avoir un diamètre constant sur une surface et des diamètres variables sur une autre surface pour s'adapter à une pièce ayant des diamètres complémentaires sur une surface de serrage. 5 - Mandrin à pression hydrostatique selon la revendication 3j caractérisé par le fait que le manchon a une épaisseur radiale variable pour s'adapter à une pièce ayant des diamètres complémentaires sur une surface à serrer. 69 19741 8 2010838 6 - Mandrin à pression hydrostatique selon la revendication 5, caractérisé par le fait^ue la chambre sous pression formée dans le corps de support est divisée en une série de chambres séparées, chaque chambre ayant une étendue axiale sensible-5 ment égale à l'étendue axiale d'une épaisseur de paroi particulière d'un ouvrage et qu'il comprend un moyen pour faciliter l'application de différences de pression dans les chamDres séparées. . 7 - Mandrin à pression hydrostatique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le manchon est fait d'une 10 combinaison d'un filament enroulé et d'un agent de saturation à base de résine mûrie. 8 - Mandrin à pression hydrostatique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le manchon souple est faix; d'une combinaison d'une série de filaments de renforcement et 15 d'une matière de noyage souple.