Brevet FR2382981A1 — publié le 19781006

L'invention se rappusseàuz stRdesevnotamment étau de machine, se composant d'une pièce fixe de serrage, dtune pièce mobile de serrage et dtune broche creuse de déplacement rapide5 filetée et tournant dans un écrou sur la pièce fixe de serrage5 ainsi que d'un amplificateur de force créant la force de serrage pour la broche de déplacement rapide et actionné par une broche filetée d'entratnement qui est guidée dans un filetage interne de la broche de déplacement rapide, peut Autre couplée en rotation avec la broche de déplacement rapide par un accouplement à limitation de couple et comporte, pour son propre actionnement, une extrémité émergeant axialement de la broche de déplacement rapide. De tels dispositifs de serrage sont connus par exemple par le brevet allemand nQ 1 289 799 ou par la demande de brevet allemand nO 2 051 119 (à laquelle correspond partiellement le brevet français n" 71/29 90)), l'amplificateur de pression pouvant fonctionner mécaniquement ou hydrauliquement suivant le genre du dispositif de serrage.Le serrage initial de la pièce à travailler steffectue au moyen de la broche de déplacement rapide qui, au cours de la rotation de la broche d'entratnement, est tout d'abord entraenée par l'intermédiaire de l'accouplement à limitation de couple jusqu'à ce que, la force de serrage croissant, cet accouplement cesse d'assurer la liaison entre les deux broches, de sorte que le serrage final de la pièce à travailler ne s'effectue que par l'amplificateur de force tandis qu'on continue à faire tourner la broche d'entraenement. I1 est alors difficile d'évaluer et de régler la valeur de la force de serrage engendréepar l'amplifica- teur de force, ce qui peut facilement conduire à des ennuis dans le cas de pièces à travailler vulnérables à la pression, lorsque la force de serrage devient trop grande et cause des dommages à ladite pièce. L'invention a pour but de perfectionner, par des moyens simples, un dispositif de serrage du genre indiqué au début, de telle manière que la valeur de la force de serrage puisse être aisément et correctement réglée et limitée à la valeur maximale choisie dans chaque cas particulier. Ce but est atteint selon l'invention par un dispositif de ce genre, caractérisé par le fait que la broche d'entralnement porte, dans la région de son extrémité émergeant de la broche de déplacement rapide, une butée fixe pour une douille de butée disposée sur la broche ie déplacement rapide, cette douille étant déplaçable axialement sur la broche de déplacement rapide pour modifier la position de butée de la broche d'entraînement et pouvant être immobilisée dans chaque position particulière de manière à être bloquée vis-à-vis d'un déplacement axial de la part de ia butée de la broche d'entralnement. Il convient en particulier que la douille de butée s'avance axialement, au-delà de ltextrémité de la broche de déplacement rapide, vers la butée de la broche dtentralnement. Les termes "axial" et "axialement" se rapportent à la direction de l'axe des broches d'entrainement et de déplace ment rapide. Une forme d'exécution préférée est caractérisée par le fait que la douille de butée peut être/déplacée entre des positions cet de situation bien déterminée, que, a efet, la broche de déplace- ment rapide comporte sur sa surface extérieure, dans la région qu'entoure la douille de butée, une rainure annulaire d'où partent plusieurs rainures axiales qui correspondent aux différentes posi tions de la douille de butée, offrent en conséquence des longueurs différentes et sont dirigées suivant la direction opposée à la butée de la broche d'entrainement, et que la douille de butée porte une pièce annexe de guidage qui s'engage dans les rainures et détermine, en butant contre l'extrémité des rainures axiales, les différentes positions axiales/ /de la douille de butée vis-àvis de la butée de la broche d'entraî- nement. On peut prévoir en outre que la douille de butée relie, dans sa position la plus reculée par rapport à la butée de la broche d'entraînement, rigidement en rotation la broche de déplacement rapide avec la broche d'entraînement. A cet effet, la douille de butée porte avantageusement des organes d'accouple ment qui s'engagent, pour relier rigidement en rotation les deux broches, dans des évidements juxtaposés radialement sur les deux broches et se complétant par paires formant respectivement une cavité d'accouplement qui apparaît sur l'ensemble des deux broches et que peut remplir avec conjugaison de formes un organe d'accouplement.En correspondance avec la direction de déplacement de la douille de butée, il est préférable que les organes d'accouplement s'engagent axialement dans les cavités d'accouplement, Plus en détail, une forme d'exécution avantageuse est caractérisée par le fait que la butée de la broche d'entrainement est réalisée sous la forme d'un collet, de préférence venant de tournage, que la douille de butée comporte un flasque frontal qui est situé devant l'extrémité de la broche de déplacement rapide et dont une ouverture, traversée par la broche d'entralnement, permet le passage du collet, et que, entre le flasque frontal et la broche d'entraînement est disposé un manchon de remplissage divisé axialement en deux parties. Le manchon de remplissage peut porter les organes d'accouplement sous la forme de dents, d'ergots, ou d'éléments analogues en saillie axiale. D'autre part, la broche d'entraîne- ment peut comporter devant la butée, du côté opposé à son extrémité, des anneaux de marquage qui indiquent la position axiale de la broche d'entraînement par rapport à l'extrémité de la douille de butée. Les avantages que procure l'invention consistent essentiellement en ceci que la douille de butée ne permet, suivant son réglage sur la broche de déplacement rapide, un déplacement de la broche d'entratnement dans le sens d'une augmentation de la force de serrage que jusqu a ce que la butée de la broche d'entraînement rencontre la douille de butée. Cette limitation de la force de serrage est indépendante de la position particulière effective de la broche de déplacement rapide, car la douille de butée participe au mouvement de cette broche, aussi bien en rotation qu'en déplacement axial.Chaque réglage de la douille de butée sur la broche de déplacement rapide correspond donc à une mme valeur de force de serrage, indépendamment de la position de cette broche et ainsi de la grosseur de la pièce à serrer, de sorte que les diverses positions de la douille S budesw B hsche de déplacement rapide peuvent être aisément étalonnées en correspondance. butant donné que la douille de butée repose sur la broche de déplacement rapide, non seulement elle est facilement accessible pour permettre d'en changer le réglage, mais encore chaque réglage particulier est identifiable à tout moment au premier coup d'oeil, de même que la distance libre restant entre ladite douille et la butée de la broche de déplacement rapide, distance qui constitue une mesure de la valeur de la force de serrage déjà atteinte dans la position particulière de la broche d'entraînement. Le réglage de la douille de butée peut aisément être effectué à la main, sans l'aide d'un outil. D'autre part, la douille de butée offre, d'une manière très simple, la possibilité de coupler rigidement la broche d'entraînement et la broche de déplacement rapide, c'est-à-dire de rendre sans effet l'accouplement à limitation de couple, lorsque cela est souhaitable pour une raison quelconque. Entant donné que la butée de la broche d'entraînement coopère directement avec la douille de butée, l'accouplement à limitation de couple reste hors d'atteinte de la butée et donc non influencé dans son fontionnement, pour autant que la douille de butée n'ait pas été mise dans sa position extrême produisant le couplage rigide des deux broches. La forme d'exécution comprenant une butée sous la forme d'un collet façonné au tour sur l'arbre d'entraînement offre l'avantage particulier d'une fabrication et d'un montage simples, car la douille de butée peut être poussée, son flasque frontal venant au-delà du collet de la broche d'entraînement, la fente annulaire située entre le flasque frontal et la broche dtentraine ment étant ensuite fermée par le manchon de remplissage en deux parties. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente en coupe axiale un dispositif de serrage selon l'invention, sous la forme d-tun étau de machine. La figure 2 représente, à échelle agrandie, les broches de déplacement rapide et d'entraînement du dispositif de la figure 1. La figure 5 représente une variante d'exécution de l'objet de la figure 2. La figure 4 représente la surface développée de la broche de déplacement rapide dans la région indiquée par les flèches X sur les figures 2 et ), montrant les rainures permettant le réglage de la douille de butée. La figure 5 représente une coupe suivant la ligne A-B de l'objet de la figure 5. Dans l'étau de machine représenté, la pièce de serrage eixe, désignée par la référence 1, est munie d'une plaque d'assise la; la pièce mobile de serrage est désignée par la référence 2. Les pièces fixe et mobile de serrage porbint respectivement des mâchoires de serrage 5, 4. Le déplacement de la pièce mobile de serrage 2 steffectue, dans le présent exemple, au moyen d'un amplificateur des force constitué par un dispositif à cylindre et postons, 1'espace interne du cylindre, désigné par la référence 5, étant rempli d'un fluide hydraulique approprié. L'espace interne du cylindre 5 est fermé par un piston primaire 6 et par un piston secondaire 7 l'entourant concentriquement. Les joints d'étanchéité entre le piston primaire et le piston secon daire > d'une part, et le piston secondaire et la paroi de l'espace interne du cylindre 5, d'autre part, sont désignés par la référence 8. Pour le déplacement de la pièce mobile de serrage 2, on utilise d'abord une broche creuse 10 de déplacement rapide, filetée et tournant dans un écrou Il sur la partie fixe de serrage 1. Cette broche 10 presse une coiffe de pression 13 qui transmet la force de ladite broche, par l'intermédiaire d'un empilage de ressorts 14, au piston secondaire 7 et ainsi à la pièce mobile de serrage 2. La broche 10 est recouverte, à partir de la pièce mobile de serrage 2, d'un capot 15 > dont la partie 16 forme un palier où est montée la broche 10. Pour l'actionnement de ltamplificateur de force, c'està-dire pour le déplacement du piston primaire 6, on utilise une tige de pression 17, déplaçable dans la broche 10 creuse, qui appuie par son autre extrémité contre une broche d'entraînement 18, filetée et guidée en rotation dans un filetage interne 12 de la broche 10. La broche 10 est entratnée au moyen d'un accouplement à limitation de couple, désigné dans son ensemble par la référence 20, par rotation de la broche d'entraînement 18. Sur les figures 1 à 3, la coupe représentant cet accouplement est tournée de 900 par rapport au plan de coupe du reste de l'objet représenté. L''accouplement 20 à limitation de couple est réalisé sous la forme d'un accouplement à encliquetage et possède à cet effet une tige d'accouplement 25 qui est guidée, avec possibilité de déplacement radial, à l'intérieur d'un logement 19 foré transversalement dans un collet 30 de la broche d'entraînement 18 et est soumise à la poussée d'un ressort d'encliquetage 28. Sous l'action de la force de ce ressort 28, la tige 25 pénètre dans une fente longitudinale 26, parallèle à ltaxe easituée sur la face interne de la broche de déplacement rapide 10. Lorsque le couple à transmettre de la broche d'entraînement 18 à la broche de déplacement rapide 10 dépasse une valeur déterminée, la tige 25 s'échappe de la fente longitudinale 26 à l'encontre de la force du ressort 28, de sorte que le couplage entre la broche 18 et la broche 10 est supprimé.Pour son propre actionnement, la broche d'entraînement 18 comporte une extrémité 21 faisant axialement saillie hors de la broche de déplacement rapide et offrant une tête 23 pouvant recevoir une manivelle. La broche d'entraînement 18 porte, dans la région de son extrémité 21 émergeant de la broche de déplacement rapide 10, une butée fixe 24 qui, dans l'exemple d'exécution de la figure 2, est un anneau d'arrêt et, dans exemple d'exécution de la figure 3, un collet venant de tournage avec la broche 18.A cette butée 24 est associée sur la broche 10 une douille de butée 21, qui est déplaçable sur la broche 10 de telle manière quelle s'avance axialement plus ou moins au-delà de l'extrémité 29 de la broche 10 > et qui peut titre immobilisée dans chaque position particulière de manière à être bloquée vis-à-vis d'un déplacement axial ultérieur lorsque la butée 24, la broche 10 étant immobile et la broche 18 continuant à tourner, rencontre en se déplaçant vers le bas la douille de butée 27, de manière à empêcher toute rotation supplémentaire de la broche d'entraînement 18 dans le sens d'une augmentation de la force de serrage (dans cette description, les expressions "vers le haut" et "vers le bas" se réfère.nt à l'orientation choisie pour les figures représentant l'étau). Dans le présent exemple et suivant une forme d'exécution préférée de l'invention, la douille de butée 27 est déplaçable sur la broche de déplacement rapide 10 non pas d une manière continue, mais entre des positions distinctes bien déterminées en situation, chacunes de ses positions correspondant à une valeur maximale déterminée de la force de serrage. A cet effet, la broche de déplacement rapide 10 comporte sur sa surface extérieure 10a, dans la région qu'entoure la douille de butée 27 et dont la surface développée est représentée à la figure 4, une rainure annulaire 31. De cette rainure 31 partent plusieurs rainures axiales 32, orientées suivant la direction opposée à la butée 24. Chacune de corres 9nd ces rainures~3S7à-llune des différentes positions prévues pour la douille de butée 27 et offre en conséquence une longueur différente, afin de faire s'avancer la douille de butée 27, dans ses diverses positions, plus ou moins loin au-delà de l'extrémité 29 de la broche de déplacement rapide 10. La douille de butée 27 porte, quant à elle, un doigt de guidage 33 qui s'engage dans les rainures 31, 32 et détermine, en butant coure l'extrémité 34 des rainures axiales 32, les différentes positions axiales de la douille de butée 27, de sorte que la douille de butée 27 ne peut plus se déplacer vers le bas lorsque la butée 24 vient à son contact. D'autre part, dans sa position la plus décalée vers le bas, c'est-à-dire dans la position correspondant à la rainure 32 la plus longue, la douille de butée 27 relie rigidement en rotation la broche de déplacement rapide 10 avec la broche d'entrai- nement 18.-Dans les exemples d1exécution, ce résultat est obtenu en dotant la douille de butée 27 d'organes d'accouplement 35 qui s'engagent, pour relier rigidement en rotation les deux broches 10, 18, dans des évidements 36a, 36b juxtaposés radialement sur les deux broches 10, 18 et se complétant par paires pour former respectivement une cavité d'accouplement 36 qui=apparatt sur l'ensemble des deux broches et que peut remplir avec conjugaison de formes un organe d'accouplement 35, comme le montre par exemple la figure 5. La disposition représentée sur les figures est choisie de telle manière que, en correspondance avec la direction de déplacement axiale de la douille de butée 27, les organes d'accouplement 35 s'engagent axialement dans les cavités d'accouplement 36. Dans l'exemple d'exécution de la figure 2 > la douille de butée possède un flasque frontal 37 qui entoure le fat de la broche d'entraînement 18 avec un léger jeu radial. Par contre, dans l'exemple d'exécution de la figure 3, où est prévu un collet de butée 24 formé par tournage sur la broche d'entraînement 18, le flasque frontal 37, situé devant l'extrémité 29 de la broche de déplacement rapide 10, est pourvu- d'une ouverture 38 pour la broche 18, suffisamment grande pour permettre le passage, outre de la broche 18 elle-mEme, du colt t de butée 24 de celle-ci. Dans la fente annulaire apparaissant entre le flasque frontal 37 et la broche d'entraînement 18 est disposé un manchon de remplissage 40 divisé en 39 axialement en deux parties, qui est fixé, au moyen d'un rebord annulaire 41, par des vis 42 au flasque frontal 37. Dans exemple de la figure 2, les organes d'accouplement 35 sont des doigts qui viennent s'engager dans les cavités 36 conformées cylindriquement. Dans l'exemple de la figure 3, par contre, les organes d'accouplement 35 ont la forme de dents, d'ergots ou d'éléments analogues et sont annexés au manchon de remplissage 40 en deux parties. D'autre part, la broche d'entraînement 18 comporte devant la butée 24, du caté opposé à son extrémité 23, des anneaux de marquage 43 qui permettent de repérer à tout moment et très clairement la position axiale de la broche d'entraînement 18 par rapport à ltextrémité 44 de la douille de butée 27. Le fonctionnement du dispositif décrit est le suvant lorsqu'on fait tourner la broche d'entraînement 18 dans le sens des aiguilles d'une montre, elle entraîne ainsi en tournant, par l'intermédiaire de l'accouplement 20, la broche de déplacement rapide 10, qui se décale et avance ainsi dans son écrou 11, faisant s'approcher le piston secondaire 7 et, par l'intermédiaire de la pression régnant dans le cylindre 5; la mâchoire 4 de la pièce mobile de serrage 2 vers la mâchoire 3 de la pièce fixe de serrage 1, jusqu'à ce que les deux mâchoires 3, 4 soient en eontact avec la pièce à serrer, non représentée. En continuant à faire tourner la broche î8 > on ne continuerait à faire tourner la broche 10 qu'au prix de la transmission d'un couple de rotation très élevé.L'accouplement 20 à limitation de couple se débraie donc et la broche 10 reste immobile si l'on continue à faire tourner la broche 1d. De ce fait, en continuant à tourner dans le filetage interne 12 de la broche 10 immobile, la broche d'entraînement 18 se décale axialement vers le bas et appuie par l'intermédiaire de la tige de pression 17 contre le piston primaire 6, qui s' avance dans le cylindre 5. La pression hydraulique s'élevant ainsi fait s'avancer encore la pièce mobile de serrage 2 contre la pièce fixe 1, car le piston secondaire 7 s'appuie, par l'intermédiaire de l'empilage de ressorts 14 et de la broche 10, ainsi que par l'intermédiaire de l'écrou 11 de cette dernière, sur la pièce fixe de serrage 1. La rotation ultérieure de la broche d'entraînement 18 dans le sens d'un accroissement de la force de serrage prend fin lorsque la butée 24 de la broche 18 rencontre la douille de butée 27. Cela se produit plus ou moins tôt suivant le réglage de la douille de butée 27 sur la broche 10, tandis que la force de serrage maximale qui peut tre atteinte est manifestement d'autant plus- grande que la douille de butée 27 est réglée plus loin vers le bas donc quelle déborde axialement à un moindre /de la broche 18.Le réglage de la douille de butée degré au-delà de l'extrémité 29 de la broche 10 vers la butée 24/ 27 elle-même peut être obtenu de manière simple en la déplaçant à la main tout d'abord axialement vers le haut, jusqu'à ce que la pièce de guidage 33 quitte la rainure axiale 32 et pénètre dans la rainure annulaire 31, puis en la faisant tourner jusqu'à ce que la pièce de guidage 33 se présente devant l'embouchure de la rainure axiale 32 qui correspond au réglage désiré pour la douille de butée 27, déterminant par sa longueur le degré d'avancement axial de cette douille au-delà de l'extrémité 29 de la broche 10. Dans le présent exemple, cinq rainures axiales 32 sont prévues, de sorte que la douille de butée peut prendre en tout cinq positions de réglage. La rainure 32 la plus longue correspond à la position de la douille de butée 27 dans laquelle cette dernière cause, par ses organes d'accouplement 35, ltentraSnement rigide entre la broche 18 et la broche 10. Dans cette position de la douille 27, lsamplificateur de force 6, 7 ne peut absolument pas être actif. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de serrage , notamment étau de machine > se composant d'une pièce fixe de serrage, d'une pièce mobile de serrage et d'une broche creuse de déplacement rapide, fixée et tournant dans un écrou sur la pièce fixe de serrage, ainsi que d'un amplificateur de force créant la force de serrage pour la broche de déplacement rapide et actionné par une broche filetée d'entraînement qui est guidée dans un filetage interne de la broche de déplacement rapide, peut être couplée en rotation avec la broche de déplacement rapide par un accouplement à limitation de couple et comporte, pour son propre actionnement, une extrémité émergeant axialement de la broche de déplacement rapide, dispositif caractérisé par le fait que la broche d'entraînement 1o porte, dans la région de son extrémité 21 émergeant de la broche de déplacement rapide 10, une butée fixe 24 pour une douille de butée disposée sur la broche de déplacement rapide 10, cette douille étant déplaçable axialement sur la broche de déplacement rapide 10 pour modifier la position de butée de la broche dtentratnement la et pouvant être immobilisée dans chaque position particulière de manière à être bloquée vis-à-vis d'un déplacement axial de la part de la butée 24 de la broche d'entraînement 18. 2. - Dispositif selon la revendication 1 > caractérisé par le fait que la douille de butée 27 s'avance axialement, au-delà de l'extrémité de la broche de déplacement rapide 10, vers la butée 24 de la broche d'entraînement 18. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la douille de butée 27 peut être deplacée entre des positions de situation bien déterminée, que, à cet effet, la broche de déplacement rapide 10 comporte sur sa surface extérieure lOa, dans la région qu'entoure la douille de butée 27, une rainure annulaire 31 d'oit partent plusieurs rainures axiales 32 qui correspondent aux différentes positions de la douille de butée 27, offrent en conséquence des longueurs différentes et sont dirigées suivant la direction opposée à la butée 24 de la broche d'entraînement 1t 33 qui s'engage dans les rainures 31 > 32 et détermine, en butant contre 11 extrémité 34 des rainures axiales 32, les différentes positions axiales de la douille de butée 27 vis-à-vis & la butée 24 de la broche d'entraînement lo. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la douille de butée 27 relie, dans sa position la plus reculée par rapport à la butée 24 de la broche dtentraSnemenk 18, rigideent en rotation la broche de déplacement rapide 10 avec la broche d'entraînement 18. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la douille de butée 27 porte des organes d'accouplement 35 qui s'engagent, pour relier rigidement en rotation les deux broches 10, 18, dans des évidements 36a, 36b juxtaposés radialement sur les deux broches 10, 18 et se complétant par paires formant respectivement une cavité d'accouplement 36-qui apparaît sur l'ensemble des deux broches et que peut remplir avec conjugaison de formes un organe draccouplemeS 55 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les organes d'accouplement 35 s'engagent axialement dans les cavités d'accouplement 36. 7. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la butée 24 de la broche d'entraînement 18 est réalisée sous la forme d'un collet, que la douille de butée 27 comporte un flasque frontal 37 qui est situé devant ltextrémité 29 de la broche de déplacementrapide 10 et dont une ouverture 38, traversée par la br-oche d'entraînement 18, permet le passage du collet 24, et que, entre le flasque frontal 37 et la broche d'entraînement 18 est disposé un manchon de remplissage 40 divisé axialement en deux parties. 8.- Dispositif selon les revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que le manchon de remplissage 40 porte les organes d'accouplement 35 sous la forme de dents, d'ergots ou d'éléments analogues en saillie axiale. 9.- Dispositif selon lune quelconque des revendications 1 à a, caractérisé par le fait que à broche d'entraînement 18 comporte devant la butée 24, du côté opposé à son extrémité 23, des anneaux de marquage 43 qui indiquent la position axiale de la broche d'entraînement 18 par rapport à l'extrémité 44 de la douille de butée 27.