Brevet FR2379351A1 — publié le 19780901

La présente invention est relative à un bloc de serrage pneumatique de grande puissance,destine' notamment à équiper des machines transfert. Dans les dispositifs connus, plusieurs problèmes con tradictoires limitent le domaine d'utilisation d'un bloc (ou pince) de serrage donné. Lorsquton désire une puissance élevée de serrage, il est nécessaire d'utiliser un bloc hydraulique lourd, de construction onéreuse. Un tel bloc présente de nombreuses pièces en mouvement, ce qui limite la rapidité de fonctionnement.Au contraire, si la rapidité du mouvement est primordiale, on est amené à utiliser des blocs plus légers pour diminuer l'inertie. Alors, la puissance de serrage diminue sensiblement et, le plus souvent, ne permet lthtilisation de appareil que sur de petites machines outils. s La présente invention a pour but d'éviter les inconvé- nients ci-dessus et de réaliser un appareil de serrage pneumatique de puissance élevée, cet appareil étant loger, peu onéreux et adaptable sur des machines de grande dimension ou de grande rapidité de fonctionnement. Un bloc de serrage pneumatique selon l'invention comprend un corps évidé à l'intérieur duquel est défini un logement axial pour la mise en place d'un organe porte-pince, et il est caracterisé en ce que le logement intérieur du corps détermine, sur sa partie arrière, un cylindre dans lequel sont disposes au moins deux pistons montes pour coulisser le long des parois du cylindre et pour agir sur l'organe de serrage constitue par le psrte-pince, une douille annulaire étant prévue entre les deux pistous et disposée dans le cylindre du bloc pour de finir plusieurs chambres de compression alimentées an air comprimé it partir d'un seul orifice percé dans le corps, tandis qu'un second orifice constitue l'orifice d'évacuation de l'air hors de cet appareil pneumatique à double effet. Suivant une autre caractéristique, la division du piston en plusieurs pistons séparée par des douilles mais reliés par des espaces autorisant le passage de l'air comprimé entre les faces transversales orientées dans des sens identiques, multiplie la surface active du piston, si bieg que, sans augmenter le poids de l'appareil, on multiplie sa puissance de serrage. Suivant une autre caractéristique, l'avant et/ou arrière du corps peuvent Autre équipés de moyens de positionnement et de réglage de la course de l'appareil, cette course déterminant l'iuverture de la pince, soit du type n pince tirée " soit du type " pince poussée ", qui est maintenue et guidée sur la plus grande partie de la longueur par l'orifice central axial du porte pinceltrui se termine, a' sa partie supérieure, par un cgne constituant la zone active de serrage. Suivant une autre caractéristique, le corps de l'appareil présente une forme extérieure prismatique ( par exemple carrée ) suc sa partie arrière, ce contour extérieur comprenant des rainures pour brider le bloc soit sur une table de machine-outil, soit sur une équerre ou un élément de fixation analogue. Ce montage facilite les opérations de centrage, de réglage et d'orientation de la pince qui peut dextre verticale, horizontale ou oblique. Suivant une autre caractéristique, la paroi extérieu- re de la partie avant du corps est cylindrique et filetée pour permettre la mise en place d'un contre-écrou de réglage et de blocage et d'un bonnet constitué par un tube cylindrique fileté à llintérieur et muni d'une paroi de fond percée ek son centre, cette paroi de fond étant utilisée pour le réglage d'une pince "poussée" immobilisée par le contre-écrou. Suivant une autre caractéristique, le cylindre de lten- semble pneumatique est fermé, de façon étanche, vers l'avantpar des moyens d'étanchéité disposés entre le logement du corps et la paroi extérieure du porte-pince, tandis qu'à l'arrière on visse sur le corps fileté un écrou de fond percé, en son centre, d'un trou épaulé et muni d'organes d'étanchéité sur la partie arrière du porte-pince. Suivant une autre caractéristique, le bloc de serrage est utilisé avec une pince 11tirée", le réglage et le positionnement de la pince immobilisée étant assurés par exemple par une clavette montée dans le porte-pince ( et interdisant la rotation) par un écrou,vissé sur l'arrière de la pince, disposé entre ladite pince et le porte-pince et muni d'une tete capable de venir en appui ou d'entre fixée sur l'arrière de l'écrou de fond, un contre écrou de freinage pouvant titre vissé a l'intérieur de l'écrou. SuiVant une autre caractéristique, des joints d'étant chéité sont prévus entre les pistons et la ou les douilles tinter médiaires et entre les pistons, le cylindre du corps et le portepince de façon que la poussée pneumatique stexerce uniquement sur les surfaces des pistons agissant dans le mgme sens, les faces opposées étant alors toutes mises à l'évacuation, par le meme orifice. Suivant une autre caractéristique, l'encombrement réduit de l'appareil, et la faible inertie de ses organes mobiles permet~ tent de l'utiliser sur de petites machines, tandis que sa puissance élevée de serrage et sa rapidité de fonctionnement autorisent son application sur des plateaux transferts de grande d#mcn- sien ou à fonctionnement accéléré, Par ailleurs, le bloc a été prévu pour faciliter l'évacuation des copeaux, tandis que le porte pince est conçu pour recevoir aussi bien des pinces tirées que des des pinces poussées, tout en faciliyatt les opérations de réglage. Enfin, les surfaces sont traitées pour offrir une très haute résistance à la corrosion ( due aussi bien aux éléments chimiques des lubrifiants qO'à l'air ) et une résistance accrue à l'usure, notamment en ce qui concerne les surfaces des pis tans et du portepince. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques essentielles de l'invention. Fig. 1 est une vue extérieure, en perspective, d'un bloc de serrage selon l'invention. Fig. 2 est une coupe axiale 11-11 (fig. 1) de ce bloc. Fig. 3 est une vue analogue à la figure 2, et illus twant le fonctionnement du bloc à double effet équipé d'une pince tirée. Fig. 4 et ss sont des vues analogues aux figures 2 et 3, le bloc de serrage pneumatique étant équipé d'une pince poussée. Fig. 6 et rig. 7 illustrent deux exemples de montage d'un bloc pneumatique à double effet sur le plateau d'une machine outil, et les orientations possibles de l'axe de la pince. On a représenté, sur la figure 1, une vue générale d'un bloc de serrage pneumatique selon l'invention. Un corps 1 a des parois extérieures usinées pour permettre, ainsi qu'on le verra plus loin, le positionnement et le centrage du bloc sur un plateau de machine-outil, Ce corps est percé d'orifices 2 et 3 reliés à un dispositif de type connu pour la distribution de l'air comprimé. On n'a illustré que les embouchares 4 et 5 de ce dispositif. Le corps 1 a une forme générale prismatique 6, surmontée d'un profil de révolution 7 fileté sur sa paroi extérieure, et élaboré en une seule pièce avec la forme 6. A l'intérieur du corps 1, on pratique et on usine des évidements centrés sur un axe 8 et destinés à recevoir un mécanisme de serrage et de blocage actionné pneumatiquement par l'air introduit (ou évacué) par les orifices latéraux 2 (DU3). Le dé tail d'un mode de réalisation d'un tel mécanisme est illustré sur la figure 2. Le corps 1 constitue l'élément support dtun porte-pince 9 percé d'un alésage axial central pour la mise en place d'une pince 10. L'extrémité avant 12 de l'alésage 11 se termine par un cône 13 évasé vers l'extérieur et capable de venir agir sur la zone fendue et conique 14 de la pince. Le porte-pince est guidé par les parois longitudinales de la partie supérieure 15 de ltévidement ménagé dans le corps 1, L'évidement arrière (ou inférieur, sur la figure) 16 définit une chambre dans laquelle on dispose les pièces suivantes : - un premier piston 17, monté coulissant sur la partie avant 16 de l'évidement 16 - une douille à section sensiblement en L et formant un anneau 18 qui vient en butée contre un épaulement 19 séparant la partie avant 16a d'une portion moyenne 16b ; - un second piston 20 monté coulissant le long de la paroi interne longitudinale de la douille annulaire 18 - un écrou de fond 21 vissé sur la partie arrière taraudée 16c. Le piston avant 17 peut venir en butée sur un épaulement avant 22 du porte-pince dont la partie arrière est filetée en 23, ce filetage recevant la contrainte du piston arrière 20 (fig.2). Les deux orifices d'arrivée (ou d'échappement) de l'air comprimé débouchent, à l'intérieur du corps 1, chacun au niveau d'un espace annulaire en communication l'un avec les faces transversales supérieures des pistons, l'autre avec les faces inférieures. Les pistons 17 et 20 et la douille intermédiaire 18 présentent des rainures longitudinales ou des décrochements sur leurs faces supérieures et inférieures, prévus pour mettre en communication toutes les surfaces supérieures d'une part et, d'autre part, toutes les surfaces inférieures des pistons. Des joints annulaires d'étant chéité tels que 30, 31 ou 32 assurent Itétanchéité du vérin pneu mastique à double effet constitué par le cylindre 16 et les pistons 17 et 20.De mime, ces joints isolent les chambres de pousséé 24 et 25 pour le desserrage de la pince 10 (figure 2) des chambres (ou espaces annulaires) 26 et 27 pour le serrage (figure 3). Enfin, le fond du cylindre est rendu étanche par un joint 33 entre le porte-pince et l'écrou 21(figures 2 et 3). Les figures 2 et 3 illustrent un bloc de serrage équipé d'une pince dite "tirée". Dans la couronne libre comprise entre la paroi extérieure de l'arrière de la pince et la paroi interne du porte-pince 9, on met en place un écrou 35 à tette 36. Pour cela, l'extrémité arrière de la pince 10 est filetée. De plus, l'écrou 35 est assez long pour recevoir un contre-écrou intérieur 37 de réglage. Enfin, la pince 10 est immobilisée en rotation à l1ai- de d'une clavette 38, portée par le potte-pince 9 et coulissant dans une rainure longitudinale 39. Le fonctionnement du bloc ou appareil de serrage est le suivant a) on envoie de l'ait comprimé dans le seul orifice d'aarivée 2 (figure 23. L'orifice 3 est mis à l'échappement. L'effort de poussée pneumatique s'exerce sur la face supérieure de chacun des pistons mottés coulissants-dans le cylindre. En effet, la pression est appliquée sur toutes les faces, l'air circulant le long des rainures ou encoches 28 et 29. b) le déplacement vers l'arrière des pistons est limité par la mise en butée contre l t écrou de fond 21. La pression dans les chambres 24 et 25 ouvre la pince de serrage (flèches 40 et 41) c) il suffit dtinverser le sens d'alimentation en air pour obtenir une poussée sur toutes les faces inférieures des pistons. On provoque ainsi le déplacement vers l'avant du portepince 9 et le serrage de la pince 10 au niveau du ctne 14.En effet, la pince est immobilisée relativement au corps 1 par la clavette 38 et les moyens de "traction n 35, 36 en appui sur l'écrou 21 de fond.(figure 3) d) la surface du piston est multipliée par la mise en série des chambres 24 et 25, Si bien que, pour un encombrement donné, on peut obtenir une puissance de serrage très élevée. Cet appareil pneumatique permet d'atteindre une puissance équivalente X celle obtenue par un dispositif hydraulique. Sa construction est simple et peu onéreuse. Le pris de revient est encore abaissé par le fait que toutes les chambres de poussée sont alimentées à partir d'une seule arrivée d'air. Un autre avantage de l'appareil -réside dans le fait que la course du porte-pince et l'ouverture de la pince tirée 10 peuvent titre préréglées. Un bloc de serrage à pince dite "poussée" 50 est illustré sur les figures 4 et 5. Le corps 1, le porte-pince 9, les arrivées d'air, les pistons, la ou les douilles intermédiaires et l'écrou de fond restent inchangés. Un bonnet de positionnement est vissé sur la face externe filetée 7 du profil supérieur du corps 1. Un écrou (ou contre-écrou) 52 est préalablement mis en place sur ce filetage, pour permettre le positionnement et le réglage axial du bonnet 51 qui comporte une paroi transversale 53 percée en son centre et venant en.appui sur la tête de la pince. La clavette 38, amovible, est ôtée de son logement dans le porte-pince. Le fonctionnement demeure pratiquement identique à celui décrit en regard de la version à pince tirée. La pince 50 est immobiliséd relativement au corps 1 par le bonnet 51 qui vient en butée sur sa face avant (figure 4). Le bonnet est luimême fixe, à une position réglable par le contre-écrou 52. Pour le desserrage (figure 4), le porte-pince 9 est repoussé suivant les flèches 42 et 43 jusqu'à ce que ltensemble porte-pince et pistons coulissants vienne en appui contre l'écrou 21. Pour le serrage de la pince (figure 5), on alimente le cylindre par la seule arrivée 3 pour produire, sur chaque piston, une poussée de serrage (flèches 44 et 45). Les pistons agissent sur le porte-pince qui coulisse dans l'évidement supérieur 15 et vient resserrer, par son extrémit f onlque, la pince 50 ( flèches 46 et 47). On voit que le réglage de l'ouverture, la puissance de serrage obtenue, la taille de l'appareil sont sensiblement woi- sines de la version à pince tirée. Bien entendu, les constructions a deux pistons telles que celles illustrées ne sont pas limitatives. Le cylindre pourrait comporter trois ou meme un nombre supérieur de pistons, ce qui multiplierait davantage la surface de poussée, donc la puissance de serrage pneumatique toujours obtenue à partir d'une seule arri vée d'air ou de gaz sous pression. On a donné, à titre d'exemple, des systèmes de montage de l'appareil sur la table d'une machine. Sur la figure 6, la plaque de base 55 du corps est dis~ posée perpendiculairemegt au plateau 57 sur lequel le bloc est fixé à l'aide de boulons 56 serrés entre une ou des rainures du plateau et des gorges 58 taillées dans le bloc et sensiblement parallèles à l'axe de la pince. Tout autre moyen de serrage et de blocage réglable peut être utilisé. L'axe 8 de la pince est parallèle au plateau 57. il peut autre parallèle ou oblique par rapport à la direction des rainures de fixation 59. L'orientation de cet axe 8 est permise par un pion de centrage 60, en saillie sur le plateau, et prévue pour s'ehgager dans un logement 63 du corps 1. Ce pion 60 constitue un pivot de rotation quand on oriente l'axe de la pince suivant la double flèche 62. Une rainure périphérique 6t (fig. 1, 6 et 7) facilité la mise eh place des moyens de montage ét de serrage. Sur la figure 7, le bloc est serré sur une équerre de type standard 64. Cette équerre est elle-m8me fixée sur le plaw teau (non représenté) d'une machine, et elle porte un pion de centrage 65 et des moyens de serrage tels que 66. Dans ce type de montage, on voit que l'axe 8 de la pince est contenu dans un plan orthogonal au plateau de la machihe, tandis que le système à pion de centrage permet d'orienter cet axe dans toutes les directions, suivant li double flèche 67. Ce bloc est particulièrement intéressant pour des ma- chines à mouvement rapide. il permet d'obtenir, grâce à sa faible inertie, un serrage à la fois rapide et puissant. Par exemple, six à huit appareils de serrage selon l'invention peuvent équiper le plateau tournant d'une machine transfert. Chaque bloc fournit une puissance de 1 200 daN , et pèse 4 kilos. De plus l'équipement d'une machine est sensiblement plus économique à la fois à l'achat (réduit de moitié) et à l'entretien plus simple que pour des blocs hydrauliques. L'état de surface des organes du bloc est prévu pour obtenir s - une très grande dureté superficielle des pistons et du porte-pince, notammeut dans sa partie active (cône) - un jeu réduit des parties alésées qui sont rectifiées pour assurer yn bon guidage et une excellente tenue de la pièce; ~.une protection efficace contre tous les agents corrosifs (bonne résistance contre l'humidité) . REVENDICATIONS 1 - Bloc de serrage pneumatique comprenant un corps évidé à l'in- térieur duquel est disposé un mécanisme de serrage, caractérisé en ce que le logement interne du corps définit un cylindre dans lequel coulissent au moins deux pistons qui agissent sur un organe central de serrage constitué par un porte-pince, une douille annulaire séparant les deux pistons et définissant au moins deux chambres de poussée alimentées en air comprimé ou analogue depuis un meme orifice d'arrivée, le corps comportant un second orifice semblable au premier, le sens du courant de gaz sous pression pouvant être inversé, Si bien qu'on réalise un appareil de serrage pneumatique à double effet et pistons multiples, lespoussées de chacun des pistons s'additionnant pour obtenir, avec un bloc léger et peu onéreux, une puissance de serrage sensiblement améliorée. 2 - Bloc de serrage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les faces transversales analogues de tous les pistons sont mis en communication par des gorges, des rainures ou des entailles taillées dans les parois des pistons et/ou du porte-pince, toutes ces faces communiquant avec un mbme orifice d'arrivé des gaz, 3 - Bloc de serrage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que toutes les faces opposées de tous les pistons communiquent entre elles et sont isolées de fa- gon étanche relativement au premier groupe de faces, ces parois opposées étant toutes en communication avec le second orifice de passage des gaz, tandis que chacun des deux orifices est susceptible dtetre mis à l'échappement ou à ltadmission quand l'autre est à ltadmission ou à 1 t échappemezt. 4 - Bloc de serrage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'avant et 1' arrière du corps sont équipés de moyens pour le positionnement axial d'une pince centrale de serrage et pour le réglage de la course de l'appareil, c'est-ådire de la longueur du coulissement des pistons dans le cylindre et du porte-pince dans ses moyens de guidage. 5 - Bloc de serrage suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le serrage est réalisé à l'aide d'une forme conique du portepince qui, lorque celui-ci est déplacé axialement, vient agir sur l'estrémité conique fendue d'une pince de serrage. 6 - Bloc de serrage suivant l'ane quelconque des revendications precEdentes, caractérisé en ce qu'il présente une forme extérieur prismatique, le contour extérieur du corps comportant des rainures, des gorges ou des profils analogues qui réservent des surfaces pour le blocage de moyens de fixation du bloc relativement à une table de travail. 7 - Bloc de serrage suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le corps comporte une forme en creux, circulaire, taillée sur au moins une paroi externe et susceptible d'être engagée dans un pion en saillie ménagé sur une face d'un moyen de fixation intermédiaire, par exemple une équerre standard, ce pion permettant de centrer et de positionner très exactement le bloc par rapport à la table de travail, tout en autorisant l'orientation de l'axe de la pince dans n'importe quelle direction. 8 - Bloc de serrage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cylindre du vérin pneumatique à plusieurs pistons superposés est fermé de façon étanche, à l'avant par des Joints disposés entre le porte-pince et le corps, tandis qu'à l'arrière, les Joints sont disposée entre un disque percé ou écrou de fond, vissé à l'intérieur et à arrière du cylindre, et la paroi latérale arrière du porte-pince coulissant. 9 - Bloc de serrage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est équipé d'une pince de serrage du type dit poussée", cette pince étant immobilisée axial ment sur le corps par une bague ou bonnet,vissée sur la forme cylindrique avant du corps, munie d 2 une paroi transversale qui vient en appui sur l'extrémité avant de la pince et bloquée par un contre écrou de réglage luiwmeme vissé sur le corps. 10 - Bloc de serrage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est équipé d'une pince du type dit "pince tiret", montée dans le m & eporte-pince, immobilisée axialement sur le corps par un écrou à teotewvissé sur la queue de la pince, tandis que la tette de cet écrou vient en butée sur l'extérieur de l'écrou de fond, le réglage de la course de l'appareil pouvant être obtenu à l'aide dtun contre-écrou intérieur qui coopère avec l'extrémité arrière de la queue de la pince tirée, il - Bloc de serrage suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'une clavette amovible est disposée dans un trou radial prati qué dans le porte-pince, cette clavette coulissant le long d'une rainure longitudinale de la pince tirée pour l'immobiliser en rotation. 12 - Bloc de serrage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il se présente sous la formfdtun ensemble compact, peu encombrant et comportant des pièces mobiles élaborées en un alliage léger traité pour offrir une dureté superficielle très élevée, donc une résistance à l'usure améliorée, en particulier pour les surfaces frottantes du porte-pince et des pistons, tandis que cet alliage léger présente une excellente tenue aux agents de corrosion, si bien que le bloc peut etre actionné par de l'air comprimé chargé d'humidité pour fournir une puissance de serrage importante aussi bien sur des grosses machines que sur des machines à mouvements rapides, grâce à la multiplication dejla surface de poussée et à la diminution de la masse des pièces mobiles, donc de l'inertie. 13 - Bloc de serrage suivant l'une quelconque des revendicatioons précédcntess caractérisé en ce que des rehausses peuvent etre adaptées au corps pour être interposées entre l'appareil et la table de la machine en vue de faciliter l'évacuation de copeaux, cette addition de cales ou rehausses étant autorisée par la réduction de l'encombrement en hauteur de ltensemble de serrage.