Brevet FR2348787A1 — publié le 19771118

La présente invention a pour objet des perfectionnements apportés aux dispositifs pour le serrage de pièces positionnées entre deux organes mobiles l'un par rapport à l'autre (de préférence l'un fixe, l'autre mobile), suivant une direction rectiligne - en vue, notamment, de l'usinage, par travail en série, de ces pièces, sur une machine outil. On connaît déjà un dispositif du genre en question, dans lequel les pièces à enserrer sont prises entre deux organes, l'un fixe, l'autre mobile, par déplacement linéaire au regard du précé dent1 suivant la direction de serrage, cela du fait qu'un premier piston coulissant dans l'un des susdits organes, sous une action pneumatique exercée sur 11 une des faces desdits pistons par un gaz sous pression, entra#ne, par action hydraulique d'un liquide interposé, le déplacement d'un deuxième piston solidaire de organe mobile à rapprocher de l'organe fixe jusqu'à enserrer les pièces portées par chacun de ces organes, ledit dispositif présentant la particularité que le premier piston est solidaire d'un piston plongeur qui, lors du rapprochement des organes en vue du serrage des pièces, pénètre dans une chambre cylindrique calibrée solidaire de l'organe fixe, en exerçant, là, une pression sur le liquide y contenu, lequel s'évacue en partie de ladite chambre par au moins un orifice, déplaçant dans le sens du serrage le susdit piston d'aire active sensiblement supérieure à celle du susdit piston plongeur. Dans les dispositifs de serrage du genre décrit, il a déjà été préconisé d'effectuer l'opération en plusieurs phases : dans un premier temps, l'organe mobile (ou le mors qui en est solidaire) vient au contact de la pièce à serrer et, dans un deuxième temps, la pièce est effectivement serrée, voir même, dans un troisième temps, bloquée à fond. Toutefois, les dispositifs jusqu'à présent décrits ne donnent pas pleinement satisfaction, tant s'en faut. Dans le brevet anglais 955 889, après avoir mis sous pression pneumatique une chambre dont une paroi mobile agencée en piston applique, par l'entremise d'un agent hydraulique, un organe contre la pièce à serrer, on provoque, par commande manuelle, la mise hors pression de cette même chambre, afin de soumettre à une autre pression pneumatique, une seconde chambre à paroi mobile également agencée en piston et solidaire d'un piston plongeur qui, par action sur ledit agent, oblige un deuxième organe à se bloquer sur la pièce à serrer. L'inconvé- nient de ce dispositif réside dans le fait que, durant le passage de la première chambre de l'état sous pression à l'état sans pres sion, les organes appliqués sur les pièces à serrer ne sont plus maintenus et perdent la position avancée qu'ils occupaient ( moins d'avoir recours à des ressorts d'immobilisation, ce qui complique sérieusement les choses). Le dispositif est donc peu précis, lent et complexe. Selon le dispositif décrit dans le brevet américain 3 426 530, on a affaire à un vérin hydropneumatique, à action étagée,qui, en vérité, est d'une grande complexité et certainement d'un prix de revient élevé. De plus, cet appareil présente un encombrement sensible qui ne facilite pas un emploi aisé. Enfin, là encore, il n'y a qu'une seule voie d'alimentation en air comprimé agissant sur les équipages mobiles, ce qui n'assure pas une immobilisation absolue des pièces mobiles aux changements d'amenée du fluide gazeux moteur. La présente invention a pour objet des dispositifs pour le serrage de pièces entre deux organes mobiles l'un par rapport à l'autre et qui sont notamment dénués des inconvénients présentés jusqu'à présent par de tels dispositifs. Elle consiste, essentiellement, en ce que, dans les dispositifs du genre en question, - par un premier envoi d'un gaz sous pression, un premier piston, mobile, dans le sens du serrage, à l'intérieur de capacités ménagées dans un ensemble d'organes fixes du dispositif, entraîne, par action hydraulique, le déplacement d'un agent liquide produisant celui, dans le sens du serrage, d'un deuxième piston solidaire, lui, avec l'organe mobile, et ce, substantiellement, jusqu'au contact entre elles des pièces à serrer et rapportées sur lesdits organes, - et que, par un second envoi d'un gaz sous pression, un troisième piston, mobile, lui aussi, dans le sens du serrage, à l'intérieur d'un autre cylindre, annulaire, coaxial au premier et mobile dans L'organe fixe, provoque, par le piston plongeur coaxial dont il est solidaire, de section transversale sensiblement moindre que celle de la surface active du deuxième susdit piston, le refoulement du susdit agent liquide dans une chambre cylindrique calibrée des susdites capacités, entraînant par là un nouveau déplacement, toujours dans le sens du serrage, du deuxième susdit piston, ce qui assure le serrage ferme entre les organes des pièces déjà en contact. D'autres dispositions secondaires, auxiliaires et complémentaires, apparaîtront à la lumière de la description qui suit, d'un mode de réalisation-préféré de- l'invention, illustré à l'aide des figures 1, 2, 3, 4 et 5 annexées qui montrent respectivement le dispositif de l'invention - en coupe axiale, dans sa position horizontale, et dans trois états successifs (figures I à 3), - ce même dispositif,en vue perspective,debout et couché (figures 4 et 5). La figure 1 représente le dispositif dans son état de desserrage, les pièces à enserrer rapportées sur les mors n'ayant pas été figurées, non plus que le# boîtier de commande (d'un style conventionnel) qui est généralement distinct du dispositif, tout en lui étant relié par des canalisations souples d'air comprimé. Le dispositif comprend un organe fixe I et un organe mobile 2, avec leur mors respectif 3 et 4 où sont assujetties les pièces à rapprocher, à appliquer, à enserrer et à bloquer avant leur usinage, à supposer que le dispositif soit monté sur une machine outil, une fraiseuse par exemple. L'organe fixe 1 est alésé cylindriquement pour livrer passage à un cylindre annulaire ou fourreau 5 qui peut coulisser longitudinalement dans l'organe fixe 1. Ce fourreau n'est qu'en partie engagé dans cet organe et, à hauteur de son extrémité libre, il est rapporté un chapeau 6. Contre cette même extrêmité, est monté également un piston 7, capable de se mouvoir sur une certaine distance à #partir de l'extrêmité du fourreau 5 non engagée dans ltor- gane fixe 1. Ce piston est solidaire axialement avec l'extrémité d'une tige 8, supportée à distance intermédiaire comme on le verra plus loin, et dont l'autre extrémité, en porte-à-faux, est à même de jouer le rôle de piston plongeur 8a. Il convient de noter qu'entre la face intérieure transversale du chapeau 6 et la face extérieure du piston 7 existe une chambre cylindrique Ch3 qui peut être de volume nul, mais prendre une certaine valeur quand ce piston 7 est déplacé à fond vers la droite (par rapport à la présentation de la figure 1 > . Cette chambre Ch3 est délimitée d'un côté par une paroi mobile constituée par le piston 7 par convention appelé troisième piston. Le corps fixe 1 est concentrique avec une pièce cylindrique annulaire 9, qui sert de portée interne au fourreau 5 (sa portée externe est le corps 1). Cette pièce présente une de ses extrémités transversales au voisinage du droit de la section du corps fixe 1 constituant le mors 3 et, sur son autre extrémité, est rapporté un chapeau 10. L'intérieur de la pièce annulaire 9 sur une des extrémités de laquelle est vissé le bouchon 10 un écrou 11 assurant encore le tout, est foré cylindriquement suivant l'axe commun, de plusieurs cavités successives : à fond, une chambre cylindrique de diamètre peu supérieur à celui de la tige 8, puis deux autres chambres similaires 13 et 14 (celle-ci ménagée dans un manchon 15 vissé dans la pièce 9), enfin, une grande chambre 16 dans laquelle peut coulisser un piston 17, appelé premier piston, tout en pouvant aussi coulisser sur la tige 8 du piston plongeur 8a. Ce piston 17 constitue donc, pour la chambre 16, la paroi mobile qui est cependant retenue par une butée annulaire fixe 18, assujettie à l'autre extrêmité de la pièce annulaire 9. On doit de suite remarquer qu'entre le premier piston 17 et la butée 18 existe une chambre annulaire (appelée Chl) dont le volume est nul lorsque ces deux éléments sont appliqués étroitement l'un contre l'autre mais dont la valeur acquiert une certaine ampleur lorsque le premier piston 17 est déplacé d'une certaine distance vers la droite. On doit signaler aussi que lorsque le troisième piston 7 se rapproche de la butée 18, l'intervalle volumique les séparant, ou Ch4, diminue d'importance, et inversement, bien entendu. L'extrémité du fourreau 5 est terminée transversalement par un bouchon annulaire vissé 19 - ou deuxième piston - qui est coaxial avec l'ensemble et est à même de coulisser axialement sur le pourtour extérieur de la partie cylindrique terminale de la pièce annulaire 9, à ltextremité de laquelle est vissé le chapeau 10, en ménageant un espace annulaire 20 entre sa face transversale interne et la face en regard (taillée en partie coniquement) de la pièce annulaire 9. Des passages pour l'amenée d'air comprimé sont prévus en des points situés sur la surface extérieure du dispositif, - en 21, d'où, par des lumières et des chambrages 22, 23, 24, 25 la source de ce gaz peut être mise en relation avec la chambre Chl, - en 26, d'où, par le chambrage 27, de l'air comprimé peut parvenir dans la chambre Ch3, - en 28, a partir de quoi, semblablement, par les canaux 29, 30, 31, 32, ce fluide air peut être envoyé dans la chambre Ch4, ou bien par un fraisage plat 33, dans la chambre Ch2. La pièce 9, à hauteur de sa partie raccordée tronconiquement, est forée transversalement selon 34, ce qui permet de mettre en communication la chambre cylindrique 12 avec l'espace annulaire 20 séparant les faces transversales en vis à vis de la pièce annulaire 9 et du bouchon transversal 19. Enfin, un liquide inerte, tel que de l'huile H, emplit les capacités 12, 13, 14 et 16 ménagées à l'intérieur de la pièce annulaire 9, ainsi que, le cas échéant, les forages 34 et l'espace annulaire 20. Bien entendu, des joints appropriés, tels que 35 parmi nombre d'autres, sont montés entre les diverses parties mobiles entre elles# du dispositif, de façon à éviter les fuites de gaz ou de liquide, les passages de fluides d'un logement à un autre, etc.. On voit, en définitif, que l'ensemble constitué par le corps 1, le chapeau 10, l'écrou 11, la pièce annulaire 9 (avec le manchon 15 > et la butée 18, constituent des éléments fixes, tandis que celui formé par l'organe mobile 2, sa tête 6, le fourreau 5, et le bouchon -19 réalisent un équipage mobile. Le dispositif, qui a de préférence une forme parallélipipédique, présente des queues d'aronde, telles que 36, 36', sur plusieurs de ses faces, de façon à pouvoir le mettre en place et l'utiliser sur le côté le plus convenable. Il présente avantageusement à cette fin des prises pour raccord en air comprimé sur au moins deux faces, par exemple en 21', 26', 28'. De toutes façons, on a en mains un dispositif dont le fonctionnement est le suivant le dispositif étant supposé à l'état desserré (figure 1) et les pièces à usiner (non représentées) en place sur les mors 3 et 4, dans un premier temps, on envoie de l'air comprimé sous pression de six (6) bani par l'ajutage 21 ; s'infiltrant par les passages 21 à 25, il parvient dans la chambre Chl et provoque le déplacement vers la droite (disposition de la figure) du premier piston 17, lequel contient l'huile H, jusqu'à la refouler à travers les forages 34, l'appliquer contre la face de gauche du deuxième piston 19, ce qui provoque le déplacement rapide et sensible, sous légère pression, de ce dernier, vers la droite, en réduisant le volume de la chambre Ch2. Le premier piston 17 a entraîné dans son mouvement le fourreau 5 et le corps mobile 2 solidaire avec lui et ce déplacement s'est poursuivi jusqu'à ce que les mors 3 et 4 (ou les éléments qui leur sont rapportés) aient assuré le contact (mais non le serrage) des pièces entre elles et avec leur montage. A ce moment, en général, le piston plongeur n'est pas encore arrivé au droit des forages 34. Le mors 4 a par exemple avancé de quinze (15) millimètres, et l'ensemble se trouve comme représenté en figure 2. Vient alors le second temps de l'opération de fonctionnement actif, qui a pour objet d'assurer le serrage ferme ou le blocage de ces éléments entre eux. A cet effet, (cf figure 3) de l'air comme primé est, à un moment donné (c'est-à-dire avec tout retard voulu, par réglage à la demande),envoyé par l'ajutage 26 d'où il parvient via le chambrage 27, dans la chambre Ch3. La pression régnante (toujours de six bars) a pour effet de provoquer le déplacement, vers la droite, du troisième piston 7, avec sa tige 8 et son piston plongeur 8a.Ce dernier, franchissant le niveau des forages 34, pénètre dans la dernière chambre de fond, borgne, 12 de la pièce annulaire 9 et, vu la différence de section transversale active entre le piston plongeur (vingt millimètres carré et le deuxième piston 19 (cinq cent quarante millimètres carrés), il se développe une pression importante dans l'espace annulaire 20 (environ deux cent dix sept bars), ce qui amène une nouvelle avance faible, mais sous pression intense, vers la droite, du deuxième piston 19, jusqu'd venir très près du bouchon 10, mais sans jamais buter contre ce dernier.A nouveau, ce faisant, le piston 19 entraîne tous les éléments solidaires de lui, et, en finale, le mors 4 qui se rapproche encore quelque peu (par exemple zéro virgule zéro cinq millimètres) en provoquant le serrage définitif ou le blocage des pièces interposées, ce qui permet un positionnement rigoureux et par conséquent un usinage très précis des pièces à travailler. Lorsque cette tache a été effectuée, l'opération de desserrage est entreprise. A cette fin, on envoie de l'air comprimé par l'ajutage 28, d'où, d'un côté, par les conduits 29, 30, 31 et 32, il parvient dans la chambre Ch4 en y repoussant le troisième piston 7 à sa position initiale (figure 1), d'autre part, s'insinuant par le fraisage 33, il parvient dans la chambre Ch2, en y repoussant le deuxième piston 19, jusqu'à contact de ce dernier avec la section transversale de la pièce 9. Ces deux déplacements sont possibles du fait qu'il ne règne plus de pression ni dans la chambre Chl pour s'opposer au retour du premier piston 17, ni dans la chambre Ch3 pour résister au recul du troisième piston 7. On se retrouve en finale dans la position représentée en figure 1 et le cycle recommence pour une nouvelle suite d'opérations. Comme déjà dit, les figures 4 et 5 montrent en vue perspective un dispositif réalisé selon l'invention. Le dispositif selon l'invention, comme il ressort avec clarté de ce qui vient d'être exposé, procure une fiabilité très grande de fonctionnement, laisse toujours régner une pression au cours des manoeuvres de contact et de serrage des pièces, donc ne permet pas de retour intempestif de certains éléments mobiles, permet une approche sensible, rapide, sous légère pression, pour le contact des pièces et un déplacement court et sûr, sous pression importante, pour leur serrage. Le nouveau dispositif est bien ramassé et concentré, donc d'encombrement réduit, et possède de par sa construction, une réserve d'huile appréciable (figure 3) pour pallier les légères pertes éventuelles, en un mot, il présente une somme de particularités qui en fait un appareil procurant toutes les satisfactions. Le mode de réalisation décrit ne constitue qu'une voie préférentielle de l'invention. Bien d'autres variantes sont possibles celles, notamment, qui permettent d'avoir un appareil du genre en question, commandant à distance le mouvement de pièces à amener en contact et à bloquer entre elles. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour le serrage de pièces, en vue notamment de leur usinage, entre deux organes, l'un fixe, l'autre mobile linéairement par rapport au précédent, du type dans lesquel, dans un premier temps, on rapproche lesdits organes et, dans un second temps, on serre des pièces rapportées sur ces organes, caractérisé par le fait - que , par un premier envoi d'un gaz sous pression, un premier piston 17, mobile, dans le sens du serrage, à l'intérieur de capacités 12, 13, 14, 16, ménagées dans un ensemble d'organes fixes 1, 9, 10, 18, entraîne, par action hydraulique, le dé-placement d'un agent liquide H qui produit à son tour le déplacement, dans le sens du serrage, d'un deuxième piston 19, solidaire, lui, avec l'organe mobile 2, et ce, substantiellement, jusqu'au contact entre elles des pièces à serrer rapportées sur lesdits organes 1 et 2 - et que, par un second envoi d'un gaz sous pression, un troisième piston 7, mobile, lui aussi, dans le sens du serrage, à l'intérieur d'un autre cylindre 5, annulaire, coaxial au premier, et mobile dans l'organe fixe 1 provoque, par le piston plongeur 8a coaxial dont il est solidaire, de section transversale sensiblement moindre que celle de la surface active du deuxième susdit piston 19, le refoulement du susdit agent liquide H dans une chambre cylindrique calibrée 12 des susdites capacités, entrarnant par là un nouveau déplacement, toujours dans le sens du serrage, ce qui assure le serrage ferme des pièces déjà en contact, entre les organes. 2/ Dispositif selon revendication 1, caractérisé par le fait que le premier piston 17 a pour butée une paroi transversale fixe 18 constituant fond des susdites capacités, une source d'un gaz sous pression pouvant être mise en communication avec l'interface Chl entre ce premier piston 17 et cette paroi fixe 18. 3/ Dispositif selon revendication 1, caractérisé par le fait que le deuxième piston 19, sur sa face opposée à celle recevant l'action de l'agent liquide, délimite, avec l'organe fixe 1 et certains éléments qui en sont solidaires, une première chambre annulaire Ch2 qui va se réduisant de volume au cours du déplacement dudit piston, provoquant le rapprochement des deux organes de serrage 1 et 2. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caracté risé par le fait que le troisième piston 7, sur sa face opposée à celle recevant l'action de l'agent gazeux, délimite, avec la butée 18 du premier piston 17, une seconde chambre annulaire Ch4, qui va se réduisant en volume au cours du déplacement dudit piston provoquant le serrage ferme des pièces entre les susdits organes 1 et 2. 5/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'en fin des déplacements inhérents au premier envoi de gaz comprimé, le piston plongeur 8a affleure l'orifice de communication 34 entre la chambre cylindrique terminale borgne 12 et l1es- pace annulaire Ch2, séparant ainsi d'une manière étanche glace à des joints appropriés, tels que des joints à lèves, la réserve 16 des chambres haute pression 12 et 20. 6/ Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait qu'un gaz sous pression s'insinuant à travers des lumières ménagées dans certains éléments constitutifs fixes ou mobiles dudit dispositif, peut être mis en communication avec les première Ch2 et seconde Ch4 susdites chambres annulaires, lorsque du gaz sous pression cesse d'être admis entre les faces actives des premier 17 et second 19 susdits pistons mobiles, ce qui ramène ces derniers à leurs positions primitives en provoquant le desserrage des pièces et l'écartement des organes 1 et 2. 7/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait - qu'au cours du premier envoi de gaz sous pression (première action pneumatique), l'organe mobile et le morS qu'il comporte, amenant au contact les pièces, effectuent un déplacement rapide, d'une certaine étendue, sous préssion légère, - qu'au cours du second envoi de gaz sous pression (deuxième action pneumatique), ce même organe mobile et ledit mors, enserrant ferme et bloquant lesdites pièces, accomplissent un déplacement court, sous pression importante.