Brevet FR2243758A1 — publié le 19750411

La présente invention concerne un mandrin à serrage rapide pour outils à mouvement de rotation, se composant d'un corps pouvant eatre accouplé à un arbre porte-forct ou analogue, corps de la face frontale libre duquel part un alésage pour porte-outils coaxial à ltaxe de rotation, dont la section transversale présente, au moins partiellement, un profil polygonal, et dans lequel on peut introduire un porte-outil conçu pour recevoir ou serrer l'outil, & l'aide d'un tourillon coaxial dudit porte-outil, qui présente un profil polygonal correspondant et qui peut entre temporairement verrouillé sur le corps. De tels dispositifs de serrage présentent l'avantage, d'une part, de se caractériser par une grande précision et, d'autre part, de permettre un échange facile des porte-outils, sans qu'il soit nécessaire de retirer le corps du mandrin de l'arbre porte-foret. Dans le cas d'un exemple de réalisation dé jà connu dans la pratique, la disposition veut que le verrouillage du porte-outil dans le corps se fasse au moyen d'ioevîs de serrage, que l'on doit desserrer pour changer de porte-outil puis serrer à bloc à nouveau Le but de la présente invention est de faciliter encore plus l'échange des porte -outils,en particulier en supprimant la nécessité de desserrer et de rebloquer les vis ou pièces similaires dont le maniement nécessite des outils. Pour atteindre cet objectif, le mandrin à serrage rapide du type précité est caractérisé selon ltinvention en ce que dans le corps est monté déplaçable au moins un organe de verrouillage pouvant 8tre introduit dans l'alésage pour porteoutils, cet organe de verrouillage présentant une surface de verrouillage coopérant avec le tourillon du porte-outil contre lequel elle peut entre serrée par rotation d'une bague de serrage reposant coaxialement sur le corps de manière à pouvoir tourner, et par l'intermédiaire d'un chemin de came prévu dans la bague de serrage, et en ce qu'un dispositif de retenue est adjoint à la bague de serrage préserrée - dans le sens de rotation - dans le sens du mouvement d'avance de l'organe de verrouillage, ce dispositif de retenue permettant à la bague de serrage d'entre verrouillée temporairement par rapport au corps, lorsque l'organe de verrouillage est débloqué, et se débloquant automatiquement lors de l'introduction du porteoutil. Dans le cas du nouveau mandrin à serrage rapide, il suffit, pour dégager le porte-outil, de faire tourner la bague de serrage jusqu'à ce que la surface de verrouillage de l'organe de verrouillage se dégage du tourillon du porte-outil, après quoi ce porte-outil peut 8tre retiré. Ce A faisant, l'on rend en même temps actif le dispositif de re- tenue, de sorte que la bague de serrage reste automatiquement dans la position "ouverture" meme lorsque l'organe de verrouillage est débloqué. Lorsque l'on introduit un nouveau porte-outil, le dispositif de retenue se débloque automatiquement, de sorte que le porte-outil se trouve automatiquement et correctement verrouillé dans le corps du mandrin sans intervention particulière. Il est bon que l'organe de verrouillage soit monté dans le corps de façon à se déplacer obliquement par rapport à l'axe de rotation du corps, et que, en position de serrage,l'organe de verrouillage puisse exercer sur le tourillon du-porte-outils une composante de la force de pression dirigée vers l'intérieur de l'alésage. Ceci permet à l'organe de verrouillage, lors du serrage, de tirer énergiquement le porte-outil vers le corps, assurant ainsi un blocage parfait des deux éléments l'un par l'autre. L' organe de-verrouillage peut, par ailleurs, présenter dans la zone de la surface de verrouillage une denture à laquelle correspond une denture homologue sur le pourtour du tourillon du porte-outil. Cette denture parmet, d'une part, de garantir que le porte-outil est verrouillé dans le oorps par- ajustage des formes, et, d'autre part, d'assurer aussi ce verrouillage dans. différentes positions axiales. Afin de garantir alors un parfait blocage du porte-outil-et du corps, il est avantageux que ce porte-outil soit muni d'un écrou de serrage coaxial réglable, reposant sur la face frontale du corps du mandrin. Il est bon que l'organe de verrouillage soit- appliqué par un ressort sur le chemin de came de la bague de serrage, de sorte que cet organe reste automatiquement en place sur ce chemin de came lorsqu'on desserre la bague de serrage. Il est avantageux que le dispositif de retenue présente un coulisseau muni d'un ressort monté dans le corps de façon à pouvoir se déplacer parallèlement à l'axe, coulisseau auquel est associée une butée disposée dans la bague de serrage et dont un élément d'actionnement faisant saillie de la face frontale du corps permet au porte-outil introduit de retirer le coulisseau hors de la zone de contact avec la butée. D'aunes intéressantes caractéristiques et propriétés du nouveau mandrin à serrage rapide se dégagent de la description ci-après donnée à titre d'exemple de réalisation de l'objet de la présente invention et illustrée par le dessin annexé, sur lequel la figure 1 est une vue latérale en coupe axiale d'un mandrin à serrage rapide conforme à la présente invention la figure 2 est une coupe suivant I-I de la figure 1 lla figure 3 est une coupe suivant II-II de la-figure 1. Le mandrin à serrage rapide représenté sur le dessin présente un corps I, qui se développe en un tronc conique normalisé 2, permettant d'introduire le corps 1 dans un alésage conique correspondant d'un arbre porte-foret ou broche de travail similaire. Dans le corps 1 est ménagé un alésage 4 pour porte-outils disposé coaxialement à l'axe de rotation désigné par 3 et s'ouvrant vers la face frontale libre-5 du corps 1 ; cet alésage comporte une partie cylindrique 6 de plus grand diamètre, ainsi qu'une partie 7 adjacente à celle-ci,dont la section transversale présente un profil polygonal. Dans le corps 1 est mis en placè un porteoutil 8 pouvant recevoir un outil à mouvement de rotation, par exemple une tête porte-lames ou un outil de fraisage, ledit porte-outil présentant un tourillon 9 qui, disposé coaxialement à l'axe de rotation 3, se compose d'une partie cylindrique 10 correspondant à la partie cylindrique 6 de 11 alésage 4 pour porte-outils, et d'une partie 11 adjacente à la première et à profil polygonal, ce profil polygonal correspondant à celui de la partie 7 de l'alésage 4 pour porte-outils. L'aåustement des parties de l'alésage 6 et 7 et des éléments correspondants 10 et 11 du tourillon 9, est choisi de façon à réaliser un ajustement sans jeu du tourillon 9 dans l'alésage 4 pour porteoutils.En outre, le porte-outil 8 comporte un filetage 12,súr lequel est vissé un écrou de serrage coaxial If, qui s'appuie unilatéralement sur la face frontale 5 du corps 1. Pour le verrouillage du tourillon 9 du porte-outil 8 par rapport au corps 1, un organe de verrouillage 15 est monte déplaçable dans un évidement correspondant 14 du corps 1, l'orientation du mouvement de cet organe désigné par 15 sur la figure I étant oblique par rapport à l'axe de rotation 3. L'organe de verrouillage 15 porte, sur sa face frontale une surface de verrouillage 17 réalisée sous la forme d'une denture, cette surface de verrouillage pouvant pénétrer à l'intérieur de l'alésage 4 pour porte-outils et coopérer avec une denture correspondante 18 prévue sur le pourtour de la partie cylindrique 10 du tourillon 9 du porte-outil 8.Du c8té opposé à la surface de verrouillage 1-7, l'organe de verrouillage 15 comporte une tête bombée 19, contre laquelle s'appuie un ressort de compression 20, qui repose, à son autre extrémité, sur le fond d'un évidement correspondant 21 du corps 1. Le ressort de compression 20 tend à éloigner l'organe de verrouillage 15 du tourillon 9 du porte-outil 8. Sur le corps 1 est placée une bague de serrage rotative 22, coaxiale à l'axe de rotation 3, bague qui est maintenue axialement, de façon absolument sûre et imperdable, entre un épaulement annulaire 23 formé sur le corps 1 et un circlips 24 . La bague de serrage-22 comporte, sur sa face interne, un chemin de came 25, qui présente, sur sa longueur, un écart radial différent par rapport à l'axe de rotation 3 et contre lequel l'organe de verrouillage 15, avec sa t8te bombée 19 est maintenu appliqué par le ressort de compression 20.En outre, juste après le chemin de came 25, la bague de serrage 22 comporte un évidement 26, dans lequel sont logés deux ressorts 27 et 28, dont chacun est assujetti, au moyen de tenons appropriés, â une extrémité, à la bague de serrage 22, et à l'autre extrémité, à l'épaulement annulaire 25 du corps 1. Les ressorts 27, 28 sont disposés de manière qu'ils tendent à exercer une torsion sur la bague de serrage 22 par rapport au corps 1, dans un sens de rotation tel que l'organe de verrouillage 15 reste comprimé par sa surface de verrouillage 17, contre la partie cylindrique 10 du tourillon 9 du porte-outil 8 Sur la figure 3, cette torsion s'effectue dans le sens des aiguilles d'une montre. Â la bague de serrage 22 est associé un dispositif de retenue qui permet de verrouiller temporairement cette bague de serrage 22 dans une position telle, par rapport au corps 1, que l'organe de verrouillage 15 soit soulevé par le ressort 20 hors de la denture 18 de la partie cylindrique 10 du tourillon 9, ce dispositif de retenue se débloquant automatiquement lors de l'introduction d'un nouveau porte-outil 8. Ledit dispositif de retenue présente un coulisseau 29 monté dans le corps 1 de façon à pouvoir se déplacer parallèlement à l'axe-de rotation 3, et relié à une goupille de commande 30, qui, à travers un perçage correspondant, fait saillie en dehors de la face frontale 5, de telle façon qu'elle est maintenue enfoncée par l'écrou de serrage 13 lorsque le porte-outil 8 est en place. En outre, le coulisseau 29 subit l'action d'un ressort de compression 31, qui cherche à le pousser ainsi que la goupille de commande 30 vers la droite, sur la. figure 1, c'est-à-dire dans une position dans laquelle la goupille de commande 30 fait saillie en dehors de la face frontale 5 du corps 1.Au coulisseau 29 correspond une butée réalisée sous forme d'une vis de réglage 32, qui est vissée dans la bague de serrage 22 et qui, par son extrémité interne coopère avec le coulisseau 29. Ce dernier est par ailleurs de forme oblique en 33, de sortequ'il peut, quand les ressorts 27 et 28 se tendent, se déplacer en souplesse en évitant la vis de butée 32. Le mode opératoire du mandrin à serrage rapide décrit est indiqué dans les lignes suivantes. Pour retirer du corps 1 le porte-outil 8 on tourne la bague de serrage 22, d'après la figure 3, dans le sens inverse des aiguilles dtune montre par rapport au corps 1. L'organe de verrouillage 15 se trouve, de ce fait , débloqué par suite de la conformation spéciale de la came 25 de sorte qu'il est soulevé et sorti, avec sa surface de verrouillage 17 de la denture 18 de la partie cylindrique 10 du tourillon 9, par le ressort de compression 20, et est ramené au-dessus de l'évidement 14. De ce fait, le porte-outi1Bpeut être retiré du corps 1 vers l'avant. En retiran ce porte-outil 8 du corps 1, on libère en même temps la goupille de commande 30, de sorte que le ressort de compression 31 déplace le coulisseau 29 vers la droite, en se référant à la figure 1, jusqu'à ce qu'il se trouve derrière la vis de butée 32. La bague de serrage 22 peut ainsi être relâchée ; elle est maintenue dans sa position par le coulisseau 29 qui vient buter sur la vis 32. Pour introduire un-nouveau porte-outil 8, il suffit de pousser celui-ci avec son tourillon 9 dans 1' alé- sage 4 pour porte-outils, jusqu a ce que la face avant de son écrou de serrage 13 arrive sur la goupille de commande 30 et appuie dessus en l'enfonçant. De ce fait, le coulisseau 29 est éloigné de la vis de butée 32, ce qui a pour conséquence que les ressorts 27 et 28 exercent une torsion sur la bague de serrage 22 dans le sens des aiguilles d'une montre, en se référant à la figure 3, engrenant ainsi la surface dé verrouillage 17 de l'organe de verrouillage 15, par l'intermédiaire du chemin de came 25, dans la denture 18 de la partie cylindrique du tourillon 9 du porte-outil 8.Etant donné que, comme l'illustre la figure 1, le mouvement 16 de l'organe de verrouillage 15 est oblique par rapport à l'axe de rotation 3, ledit organe de ver rouillage 15 exerce une pression, vers l'intérieur de l'alésage 4 pour porte-outils, sur le tourillon 9, de sorte que ledit tourillon 9 est attiré automatiquement et introduit dans ledit alésage 4 pour porte-outils. Le chemin de came 25 est auto-bloquant, ce qui exclut tout desserrage involontaire de l'organe de verrouillage 15 en service. L'écrou de serrage 13 est toujours serré à bloc, de façon à s'appuyer sur la face frontale 5 du corps. La denture 18 que porte la partie cylindrique 10 du tourillon 9 et dans laquelle engrène la denture correspondante de la surface de verrouillage 17 de l'organe de verrouillage 15 permet d'introduire, dans différentes positions axiales, le porte-outil 8 avec son tourillon 9 dans l'a lésage pour porte-outils 4, et de l'y verrouiller. R E V E N D I G Â T I 0 S 1. Mandrin à serrage rapide pour outils à mouvement de rotation, se composant d'un corps pouvant être accouplé à un arbre porte-foret ou analogue, corps de la face frontale libre duquel part un alésage pour porte-outils coaxial à lraxe de rotation, dont la section transversale présente, au moins partiellement un profil polygonal , et dans lequel on peut introduire un porte-outil conçu pour recevoir ou serrer l'outil, à l'aide dtun tourillon coaxial dudit porte-outil, qui présente un profil polygonal correspondant et qui peut être temporairement verrouillé sur le corps, caractérisé en ce que dans le corps est monté déplaçable au moins un organe de verrouillage pouvant 8tre introduit dans l'alésage pour porte-outils, cet organe de verrouillage présentant une surface de verrouillage coopérant avec le tourillon du porte-outil contre lequel elle peut être serrée par rotation d'une bague de serrage reposant coaxialement sur le corps de manière à pouvoir tourner, et par l'intermédiaire d'un chemin de came prévu dans la bague de serrage et en ce qutun dispositif de retenue est adjoint à la bague de serrage préserrée - dans le sens de rota tion,-dans le sens--êu mouvement d'avance de l'organe de ver touillage, ce dispositif de retenue permettant à la bague de serrage d'être verrouillée temporairement par rapport au corps, lorsque l'organe de verrouillage est débloqué, et se débloquant automatiquement lors de l'introduction du porte-outil. 2. Mandrin à serrage rapide selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de verrouillage est monté dans le corps de façon à se déplacer obliquement par rapport à l'axe de rotation du corps, et que, en position de serrage, l'organe de verrouillage exerce sur le tourillon du porte-outils une composante de la force de pression dirigée vers l'intérieur de 1 r alésage pour porte-outils. 3. Mandrin à serrage rapide- sélon la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe de verrouillage présente, dans la zone de la surface de verrouillage une denture à laquelle correspond une denture homologue sur le pourtour du tourillon du porte-outil. 4. Nandrin à serrage rapide selon la revendication 2, caractérisé en ce que le porte-outil est muni d'un écrou de serrage coaxial réglable venant s'appliquer sur la face frontale du corps. 5. flandrin à serrage rapide selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe de verrouillage est maintenu appliqué par un ressort sur le chemin de came de la bague de serrage. 6. Mandrin à serrage rapide selon 14 revendication 1, caractérisé en ce qùe le chemin de came est auto-bloquant. 7. flandrin à serrage rapide selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de retenue présente un coulisseau muni d'un ressort et monté dans le corps de façon à pouvoir se déplacer parallèlement à 1' axe, coulisseau auquel est assurée une butée disposée dans la bague de serrage et dont un élément d'actionnement faisant èaillie de la face frontale du corps permet au porte-outil introduit de retirer le coulisseau hors de la zone de contact avec la butée, l'éloignant ainsi de celle-ci.