Brevet FR2228564A1 — publié le 19741206

La présente invention concerne, d'une façon générale, les dispositifs de serrage pour pièces à travailler. Plus particulibrement, elle a trait à un tel dispositif pouvant être utilisé comme contre-pointe d'un tour. Lorsqu'un grand nombre de pièces mécaniques doit subir une même opération d'usinage, il se pose habituellement le problème du serrage de ces pièces dans la machine devant effectuer l'opé- ration d'usinage. Ce serrage devient naturellement d'autant plus prépondérant dans le cycle de travail que le lot de pièces à usiner successivement est plus important car, dans certains cas, il peut intervenir pour une grande part dans le temps total pendant lequel la machine d'usinage est mobilisée pour une même pièce. Il est donc important de réduire autant que possible le temps nécessaire au serrage. Par ailleurs, lorsque le serrage des pièces doit être effectué manuellement, il importe qu'il se fasse avec une économie de gestes et d'efforts aussi grande que possible, pour éviter la fatigue de l'opérateur. Il en est ainsi notamment dans les tours, dans lesquels les pièces sont serrées entre le mandrin et la contre-pointe. Chaque opération de mise en place d'une pièce à usiner nécessite alors l'écartement du mandrin et de la contre-pointe pour dégager la pièce usinée et le rapprochement successif de ces deux organes pour mettre en place une nouvelle pièce à usiner. Dans de nombreux cas, la distance d'écartement et de rapprochement du mandrin et de la contre-pointe peut être faible, mais dans d'autres, elle sera grande, notamment par exemple dans les tours de repoussage destinés à la fabrication de récipients de révolution de profondeur importante. Dans ces tours de repoussage, chaque pièce est obtenue à partir d'un flan qui est serré entre le mandrin et la contre-pointe du tour, perpendiculairement à l'axe de celui-ci, le mandrin ayant la forme de la pièce à obtenir. Avec un galet de repoussage, le flan est alors appliqué contre la surface extérieure du mandrin, pendant que l'ensemble est entraîné en rotation. Une fois la pièce formée, elle entoure partiellement le mandrin ; pour dégager la pièce, la contre-pointe doit donc reculer sur une distance égale à la profondeur de la pièce.Dans ce genre de tours, le problème du serrage et du desserrage de 7a nièce (le flan d'abord, le récipient obtenu ensuite) se pose donc alune façon particulièrement aigue. Il existe à l'heure actuelle plusieurs types de contrepointes dont certaines sont à vis et écrou, dont d'autres sont à fourreau coulissant et dont d'autres encore comprennent une association des deux systèmes. Dans ce dernier cas, le système vis-écrou prend la relève du système à coulissement lorsque le serrage voulu est presque atteint pour parfaire celui-ci. Il s'est avéré, cependant, qu'aucun de ces dispositifs ne peut allier la précision de serrage et la faible inertie a la rapidité de manoeuvre, les uns étant imprécis et de faible masse et les autres étant précis mais de masse importante. L'invention a pour but de fournir un dispositif de serrage de pièces à travailler, pouvant servir notamment de contre-pointe d'un tour et permettant de réunir dans un seul ensemble les avantages des dispositifs de serrage antérieurs, tout en en évitant les inconvénients. Elle a donc pour objet un dispositif de serrage de pièces, utilisable notamment en tant que contre-pointe d'un tour, comportant une base, un ensemble vis-écrou monté sur cette base et un fourreau qui est monté coulissant dans un passage pratiqué dans ladite base et qui traverse ledit ensemble vis-écrou, ledit dispositif comprenant, en outre, des moyens d'avance rapide permettant l'avance par coulissement axial dudit fourreau dans ledit passage et des moyens d'accouplement destinés à accoupler ledit fourreau à l'élément rotatif dudit ensemble vis-écrou pour l'avance lente du fourreau par rotation de cet élément rotatif en fin de serrage, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accouplement comprennent au moins un logement pratiqué dans ledit fourreau, au moins un élément d'accouplement monté à déplacement 'radial dans ledit élément rotatif dudit ensemble vis-écrou, et un organe de verrouillage solidaire en rotation dudit élément rotatif, mais monté coulissant sur celui-ci, ledit organe de verrouillage étant destiné, dans une première position axiale, à rendre solidaire ledit élément rotatif du fourreau en faisant pénétrer ledit élément d'accouplement dans ledit logement et, dans une deuxième position, à permettre l'effacement dudit élément d'accouplement pour assurer le libre coulissement du fourreau. Grâce à ces caractéristiques, on obtient un dispositif de serrage dans lequel la masse devant être déplacée en translation pour dégager la pièce travaillée est constituée uniquement par le fourreau lui-même, de sorte qu'elle est réduite à une valeur minimale par rapport à celles qui devaient être déplacées dans les dispositifs de la technique antérieure. De plus, on conserve la précision du serrage inhérent aux dispositifs à vis connus, car, en fin de serrage, le fourreau est déplacé par l'ensemble vis-écrou qui prend la relève des moyens de translation rapide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa rairont au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels la Fig. 1 est une vue en plan, partiellement en coupe axiale, d'un dispositif de serrage suivant l'invention, ici une contrepointe d'un tour les Fig. 2, 3 et 4 sont des vues en coupe, à plus grande échelle, d'une partie du dispositif de la Fig. 1, pour en illustrer le fonctionnement la Fig. 5 montre comment le dispositif de serrage peut être utilisé pour une autre course de serrage ; et les Fig. 6 et 7 montrent deux variantes possibles du dispositif suivant l'invention. Sur la Fig. 1, on voit, représentoeà titre d'exemple d'une application de l'invention, une contre-pointe pour tour qui, de la façon habituelle, comporte une base 1 dont la partie supérieure 2 définit un passage cylindrique de coulissement 3. Lorsque la contre-pointe est mise en place sur le banc d'un tour, l'axe du passage cylindrique 3 coïncide naturellement avec l'axe de rotation du tour. La partie supérieure 2 de la base 1 présente une fente axiale 4, de forme rectangulaire, pratiquée de part-en-part dans la paroi du passage 3. Ce dernier reçoit à coulissement axial un fourreau cylindrique 5 qui peut être déplacé axialement à laide d'une poignée 6 s'étendant transversalement à travers la fente 4. L'une des extrémités (à gauche sur la Fig. 1) du fourreau 5 est destinée à être appliquée contre la pièce à travailler cr le tour, celle-ci étant emprisonnée entre le fourreau 5 et le mandrin rotatif (non représenté) du tour. Cependant, il faut noter ici que l'invention ne s'applique pas uniquement aux contre-pointes pour tour. Elle peut, en effet, être utilisée dans tous les cas où il s'agit de serrer une pièce contre une masse qui forme un appui fixe dans l'espace. La partie supérieure 2 se termine à l'arrière par une portion élargie 7, sur laquelle est monté, par des vis 8 par exemple, un écrou 9 coaxial au passage 3. Dans cet écrou 9, est vissée la partie filetée 10 d'un manchon 11 formant vis qui s'étend coaxialement vers l'arrière et qui comporte un passage 12 dans lequel est engagée la partie arrière 13 du fourreau 5. Le manchon 11 comporte deux portées cylindriques coaxiales 14,15, de diamètres différents, qui se rejoignent par un épaulement radial 16. Il présente également une face annulaire arrière de butée 17 qui coopère avec une butée 18 formée par une rondelle vissée dans la surface arrière du fourreau 5. Près de la face annulaire de butée 17, est prévu un circlips 19 servant d'arrêt. Une rainure axiale 20, creusée dans la portée 15, reçoit une clavette 21 engagée dans une rainure axiale correspondante 22 d'un organe de verrouillage 23. Ce dernier est donc solidaire en rotation du manchon 11, mais peut coulisser en translation axiale sur celui-ci. L'organe de verrouillage 23 présente un alésage cylindrique étagé 24 dont les deux diamètres sont adaptés étroitement à ceux des portées 14 et 15. Les deux parties de cet alésage se rejoignent par un épaulement radial 25 destiné à coopérer avec l'épaulement 16 du manchon Il. Ainsi;la course axiale de l'organe de verrouillage 23 est limitée par l'épaulement 16 et le circlips 19 qui est destiné à buter contre la face annulaire arrière 26 de l'organe de verrouillage 23. Ce dernier comporte à l'avant une cavité annulaire intérieure 27 à laquelle est immédiatement adjacente une gorge annulaire 28 à fond arrondi. Par ailleurs, plusieurs trous radiaux 29, au nombre de six par exemple, sont ménagés dans le manchon 11. Ces trous radiaux servent de logement à autant de jeux de deux billes de verrouillage 30 coopérant avec une gorge annulaire 31 à section trapézoidale ménagée dans le fourreau 5, à une certaine distance de la butée 18. L'agencement relatif de la cavité 27, de la gorge 28 et des trous radiaux 29 est tel que les billes extérieures de verrouillage peuvent penetrit dans la cavité 27, lorsque l'organe de verrouillage 23 est dans sa position arrière, et coïncider avec la gorge 28 lorsque cet organe est dans sa position avant, les épaulements 16 et 25 étant en contact l'un avec l'autre. Par ailleurs, la gorge 31 est ménagée dans le fourreau 5 à une distance telle que, lorsque ce dernier se trouve dans sa position avant, elle coïncide avec les trous radiaux 29. L'organe de verrouillage 23 est muni de poignées 32, en facilitant les manoeuvres. Les Fig. 2 à 4 illustrent le fonctionnement du dispositif de serrage que l'on vient de décrire. Le dispositif est tout d'abord convenablement mis en place par rapport à l'organe fixe (mandrin d'un tour, par exemple) de façon à rendre possible, d'une part, l'introduction de la pièce à usiner ou à former et, d'autre part, le serrage de celle-ci. Cette mise en place ne se fait qu'une fois pour toutes au cours de l'usinage d'une série de pièces identiques. Dans ces conditions (Fig. 2), le serrage est réalisé de la façon suivante. Le fourreau 5 est rapidement avancé (vers la gauche sur les figures) jusqu'à ce que la butée 18 vienne en contact avec la face arrière 17 du manchon 11. Cet avancement est effectué librement à l'aide de la poignée 6 qui est guidée par la fente 4. La Fig. 3 montre que, dans cette position du fourreau 5, les billes 30 se trouvent devant la gorge trapêzoîdale 31. Il convient ensuite d'avancer l'organe de verrouillage 23 à partir de la position représentée sur la Fig. 3, de manière que les billes 30 intérieures soient introduites dans la gorge 31. Le fourreau 5 se trouve ainsi solidarisé de l'organe de verrouillage 23. On peut ensuite visser le manchon 11 dans l'écrou 9 en actionnant l'organe de verrouillage 23 qui est solidaire en rotation du manchon par l'intermédiaire de la clavette 21. De ce fait, le fourreau 5 avance lentement et vient au contact de la pièce à serrer. En continuant à visser, les billes 30 se déplacent léaèrevent vers l'extérieur (Fig. 4) et, pendant que les billes intérieures remontent la pente de la paroi 31a de la aorte 31, les billes extérieures viennent s'introduire dans la gorge 28. En même temps, la face arrière 17 du manchon 11 se dégage de la butée 18. Il en résulte ainsi, non seulement le verrouillage du couple fourreau 5-manchon 11, mais également de l'ensemble manchon ll-organe de verrouillage 23, par coincement des billes 30 dans l'espace limité qui leur est alors assigné. Ce double verrouillage évite tout desserrage accidentel éventuel de l'organe de verrouillage 23. Pour desserrer, on procède évidemment en sens inverse. L'organe de verrouillage est entraîné en rotation en sens inverse, ce qui dévisse le manchon 11 et desserre le fourreau 5. Les billes sont desserrées, libérant ainsi l'or gane de verrouillage 23,car la face 17 vient de nouveau en contact avec la butée 18. Il est à noter que cette opération ne nécessite aucune attention particulière de l'opérateur, car, si l'on continue à dévisser après la mise en contact de la face 17 et de la butée 18, le fourreau recule simplement, étant donné qu'il est toujours verrouillé au manchon 11. L'organe de verrouillage 23 est alors ramené vers l'arrière par coulissement, jusqu'à ce que sa face 26 vienne buter contre le circlips 19. Les billes extérieures quittent ainsi la gorge 28 et viennent de nouveau en regard de la cavité annulaire 27, pendant que les billes intérieures peuvent venir se loger dans la gorge 31. On peut alors dégager la pièce travaillée en reculant rapidement le fourreau 5, ce qui chasse les billes de la gorge 31. On retrouve ainsi la situation de la Fig. 2. La Fig. 5, en particulier, montre que le fourreau 5 peut comporter plusieurs gorges, par exemple deux gorges 31 et 31A correspondant chacune à une position de serrage particulière. Il faut alors prévoir, pour chaque position, une butée déterminant la mise en regard des billes et de la gorge correspondante. C'est ainsi que, sur la Fig. 5, on a prévu une butée 18A se présentant sous la forme d'un chapeau cylindrique dont le fond est vissé contre la face arrière du fourreau 5. Le bord du chapeau 18A peut venir ainsi en butée contre la face arrière 17 du manchon 11. L'invention ne se limite pas à l'utilisation de billes en tant que moyens de solidarisation du fourreau 5, du manchon 11 et de l'organe de verrouillage 23. C'est ainsi que, sur la Fig. 6, on a prévu des pions cylindriques 30R à embouts sphériques logés dans les trous radiaux 29 corrspondants du manchon 11. La Fig. 7 montre que l'on peut utiliser également des pions 30B à embouts tronconiques. Cette dernière variante a l'avantage d'augmenter considérablement les surfaces en contact lors du serrage qui se fait non point de façon ponctuelle, mais selon des génératrices. Evidemment, dans ce cas, il est utile de prévokune gorge 28B à fond trapézoldal adapté à la forme des pions 30B. Selon une variante qui n'a pas été représentée aux dessins, on peut utiliser également des plaquettes en remplacement des billes ou pions décrits. Ces plaquettes seraient orientées radialement et montées coulissantes dans des trous radiaux ayant une section rectangulaire appropriée. Il est évident que le dispositif de serrage décrit cidessus se prête facilement à une commande automatique en prévoyant, selon une technique classique, des dispositifs moteurs appropriés capables de déplacer les organes selon une séquence prédéterminée. Il est à noter que l'accouplement en rotation de l'organe de verrouillage 23 peut se faire par des moyens quelconques autres que la clavette décrite. On peut, par exemple, prévoir une section carrée du manchon 11 à l'endroit approprié, usiner des cannelures, etc. REVENDICATIONS 1.Dispositif de serrage de pièces, utilisable notamment en tant que contre-pointe d'un tour, comportant une base, un ensemble vis-écrou monté sur cette base et un fourreau qui est monté coulissant dans un passage pratiqué dans ladite base et qui traverse ledit ensemble vis-écrou, ledit dispositif comprenant, en outre, des moyens d'avance rapide permettant l'avance par coulissement axial dudit fourreau dans ledit passage et des moyens d'accouplement destinés à accoupler ledit fourreau à l'élément rotatif dudit ensemble vis-écrou pour l'avance lente du fourreau par rotation de cet élément rotatif en fin de serrage, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accouplement comprennent au moins un logement (31,31A) pratiqué dans ledit fourreau (5), au moins un élément d'accouplement (30,30A,30B) monté à déplacement radial dans ledit élément rotatif (11) dudit ensemble vis-écrou a rendre solidaire ledit élément rotatif (11) du fourreau (5) en faisant pénétrer ledit élément d'accouplement (30,30,30B) dans ledit logement (31,3LA) et, dans une deuxième position, à permettre l'effacement dudit élément d'accouplement (30,30A,30B) pour assurer le libre coulissement du fourreau (5). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le logement (31,31A) est une gorge annulaire. 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit élément rotatif (11) de l'ensemble vis-écrou (9,11) est un manchon entourant l'extrémité dudit fourreau (5) opposée à celle destinée à venir en contact avec ladite pièce à serrer, et ledit élément d'accouplement (30,30A,30B) est logé dans un trou radial (29) ménagé dans ledit manchon (11). 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit manchon (11) comporte une série de trous radiaux (29) situés dans un même plan et répartis dans ce plan, chacun contenant un élément d'accouplement. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément d'accouplement comprend une ou plusieurs billes (30). 6. Dispositif suivant l'une quelconque s revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'plément d'accouplement comprend un pion (30A,30B) à ers out sphériques ou tronconiques. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit organe deverrouillage (23) comporte au moins une première cavité 27) dans laquelle peut s'engager au moins partiellement ledit élément d'accouplement (30,30A,30B) pour l'effacer et permettre le libre coulissement dudit fourreau (5). 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ledit organe de verrouillage (23) comporte au moins une deuxième cavité (28) dans laquelle peut s'engager au moins partiellement ledit élément d'accouplement (30,30A,30B) lorsque l'organe de verrouillage (23) se trouve dans ladite première position. 9. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ladite première cavité (27) est annulaire. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que ladite deuxième cavité (28) est annulaire. il. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la gorge annulaire (31) dudit fourreau (5) présente au moins une paroi en forme de rampe (3la) pour garantir le coincement dudit élément d'accouplement dans ladite première position. 12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit fourreau (5) comporte, à l'extrémité opposée à celle destinée à venir en contact avec la pièce à serrer, une butée axiale (18,18A) permettant un positionnement correct du fourreau en regard de l'élément d'accouplement (30,30A,30B).