Brevet FR2425910A1 — publié le 19791214

On connait des -crines, tours, rectifieuses... comportant une bro che en rotation munie de moyens de préhension de pièces avec dispositif de serrage. Bien qu'il existe des dispositifs de serrage a commande élec trique, pn#umati#ue, hydraulique, l'invention concerne uniquement les ma chines a dispositif de serrage à commande hydraulique car une telle com mande permet de disposer d'un effort de serrate important et de moduler aisément ce serrage.Les machines connues du type ci-dessus équipées du serrage à commande hydraulique comportent des mors coopérant en général avecun piston et de part ou d'autre duquel on doit créer une pression pour serrage et desserrage. Cette pression est en général fournie par un groupe hydraulique indépendant de la machine avec alimentation par joint tournant. Cette disposition présente l'inconvénient de créer par cons truction un débit de fuite qu'iL faut constamment compenser ce qui en traîne une consommation importante d'énergie en pure perte. Pour palier e cet inconvénient on a proposé, suivant le brevet 1 008 212, d'incorporer les moyens créateurs de pression dans la broche tournante, ltentrainement en rotation de ces moyens étant obtenu lors de la rotation de la broche pendant le travail par coopération d'un pignon lié à l'arbre d'entrée de ces moyens avec une couronne dentée intérieu rement liée au bâti.Cette disposition présente les inconvénients sui vants: d'une part, le dispositif de serrage devant fonctionner à l'arrêt, c'est à dire lorsque la broche ne tourne pas, il est nécessaire de pré voir entre les moyens de pression et le piston de serrage un accumulateur tampon permettant quelques opérations a l'arrêt, cet accumulateur de pression étant nécessairement a forte capacité autorisant au moins 2 à 3 desserrages - serrages sur toute la course utile du piston de serrae; d'autre part, les moyens de pression fonctionnant en permanence pendant le travail et alors qu'ils ne sont plus nécessaires, ils sont une source d'usure et de dépense inutile d'énergie. La présente invention a pour but un dispositif tel que dfini ci dessus ne présentant pas ces inconvénients. L'invention a pour objet un dispositif de serrage a commande hydrau lieue monté sur une broche entraînable en rotation par un 1er moyen d'en traînement et munie de moyens de préhension de pièces, ce dispositif de serrage étant constitué - d'un ensemble cylindre piston définissant deux chambres situées de part et d'autre du piston relié mécaniquement aux moyens de préhension - de moyens générateurs de pression reliés aux dites chambres de telle sorte que lorsque la pression rée dans une chambre les moyens de préhension sont sollicités en serrage et lorsque la pres- sion régie dans l'autre cabre ils sont sollicités en desserrage. l'ensemble cylindre piston, et les moyens générateurs de pression étant portés par - et solidaires en rotation de - la broche les moyens générateurs de pression générant de la pression lorsqu'ils sont eux mêmes entraînés en rotation caractérisée en ce que cet entraîrement en rotation des moyens générateurs de pression est obtenu var un 2eme moyen d'entraînement indépendant du 1er moyen d'entraîne- ment. Gracie à cette disposition, le dispositif de serrage peut être actionné autant de fois que l'on veut par rotation pendant un laps de temps quelconque du 2ème moyen d'entraînement alors que la broche est à l'arrêt, le ler moyen d'entraînement étant donc inopérant; lorsque la broche tourne, le 2ème moyen d'entraînement étant inopérant, les moyens générateurs de pression tournent avec la broche mais n'étant pas entraînés en rotation, ils n'occasionnent pas de perte de puissance ou d'usure. Le dispositif selon l'invention présente en outre les caractéristiques suivantes: - les moyens générateurs de pression sont constitués par une pompe rotative reversible,-par exemple à engrenages, a palettes.... - l'entraînement de la pompe se fait par l'intermédiaire d'un couple de pignons, l'un des pignons étant solidaire de l'élément d'entrée de la pompe, l' autre de plus grand diamètre étant centré sur l'axe de la broche; - le pignon de grand diamètre est solidaire d'une poulie à gorge recevant une courroie entraînée par le 2ème moyen d'entraînement; - le 2ème moyen d'entraînement est un moteur électrique; - le serrage et le desserrage du dispositif de serrage se font par inversion du sens de rotation du 2ème moyen d'entraînement;; La plupart des dispositifs actuels qui sont commandés par distribu- teurs effectuent la totalité de leur course existant entre la pièce serrer et la butée mécanique correspondant à la position extrême, opposée la pièce, sans être capables de s'immobiliser à une position intermédiaire. - Selon l'invention le mouvement étant lié au fonctionnement du 2ème moyen d'entraînement il est possible de ne faire effectuer qu'une partie de la course aux éléments de préhension à partir de n'importe quel endroit de cette course. - le 2ème moyen d'entraînement est libre lorsque la broche tourne; - la liaison pompe/2ème moyen d'entraînement est débrayable; - le 2ème moyen d'entraînement est immobilisable par rapport au bâti lorsque le 1er moyen d'entranement entrain la broche, en sorte que momentanément les moyens de pressions sont actifs lorsque la broche tourne. En effet on sait que les machines sont parfois munies de dispositions permettant de compenser la perte de serrage occasionnée aléatoirement par la pénétration des mors dans la pièce, à l'occasion d'un effort particulier de l'outil par exemple au début du travail, jusqu'ici ces dispositions pouvaient être la présence de l'accumulateur à forte capacité évoqué ci-dessus et dont on a vu les inconvénients. - Selon l'invention, ces dispositions pourraient consister en un accumulateur du type classique mais de très faible capacité; - mais dans une variante préférée mettant en oeuvre des moyens déjà présents dans la machine selon l'invention, elles consistent en la modulation du freinage du 2ème moyen d'entraînement: cette modulation peut être fonction soit d'un paramètre représentatif du serrage de la pièce, par exemple la pression régnant dans le cylindre de serrage, soit de la programmation de la machine; - le 2ème moyen d'entraînement est entraîné à une vitesse de rotation dépendant, de la vitesse de rotation du 1er moyen d'entraînement pour obtenir une modulation dans le temps, du serrage ou du desserrage indépendant du fonctionnement de la broche. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui suit et à la feuille annexée sur laquelle: la figure I est un schéma général d'une machine selon l'invention en position de fermeture des mors, la figure Il est une vue partielle de la figure I représentant certains organes dans leur position de repos et la figure III représente le diagramme des efforts sur la pièce en fonction des temps d'ouverture puis de fermeture du dispositif. Comme on peut le voir sur la figure I la machine selon l'invention comprend: - un cylindre 1 dont un fond la est fixé à la partie tournante de la machine ( broche ) dont l'autre fond lb avec la queue le serviront à fixer tous les éléments qui vont suivre, à l'exception du 2ème mode d'entraînement - un piston creux 2 dont la tige creuse 2a est de même diamètre côté A et caté B, cette tige entraînera les éléments de préhension à commander - une pompe rotative reversible r, dans le cas de l'invention une pompe à engrenages est fixée par son carter sur le fond lb - un engrenage 4 fixé sur l'arbre de commande de la pompe engrène avec I1 élément 5 - l'élément 5 qui tourne librement sur la queue le du cylindre est composé de ltenSrenaSe 5a engrenant avec k et de la poulie 5b cette pou lie est reliée au 2ème moyen d'entraînement par une courroie - le 2ème moyen d'entraînement 6 6 est constitué en général par un moteur électrique ( triphasé 750, 1500... tours ) commandé par un coffret avec minuteries réglables.Ce moteur peut être utilement remplacé par un moteur à vitesse variable et programmable - un discriminateur de sens constitué par un corps et un tiroir équipé de joints 0 ring est également fixé sur le fond lb du cylindre - un limltateur de pression double 8 Le role du dispositif est d'effectuer ou l'ouverture ou la fermeture du dispositif de préhension de pièces à usiner. Dans cet exemple, il s'agit de la commande d'un mandrin. e montage et le démontage des pièces s'effectuent après l'arrêt de la broche freinée de façon quelconque ou à un angle déterminé pour permettre l'engagement ou le dégagement d'une pièce à géométrie spéciale. Fermeture: la condition d'arrêt de broche étant remplie, c'est à dire le 1er moyen d'entraînement étant rendu inopérant par freinage, le 2ème moyen d'entraînement 6 par l'intermédiaire de la courroie puis de 5 et de 4 entraîne la pompe de façon à déterminer un sens de circulation de l'huile de telle sorte que le tiroir du discriminateur passe de la position de la figure il à celle de la figure; ceci permet à la pompe de transférer le liquide de A en B comme indiqué par les flèches. Quand les mors sont imprimés dans la pièce à usiner la pression s'établit dans tout le circuit correspondant à la chambre B jusqu'8 atteindre la valeur correspondant au tarage du clapet 8B.Dès l'instant où cette pression est atteinte le Zème moyen d'entraînement continue à être maintenu en action pendant un laps de -temps-qui sera toujours le même grâce au réglage judicieux de la 1ère minuterie du coffret de commande du moteur. Le 2ème moyen d'entraînement ne recevant plus de courant puisqu'il s'agit d'un moteur électrique, la pompe est rendue inopérante et le discriminateur revient à sa position neutre et interdit toute circulation d'huile. Quand la broche se met à tourner en entraînant la pièce usinée elle provoque la rotation du 2ème moyen d'entraînement, tous les éléments de la pompe faisant bloc avec la broche a cet instant. Ouverture: la condition d'arrêt de broche étant remplie, c'est à dire le 1er moyen d'ertraînement étant rendu inopérant par freinage, le 2ème moyen d'entraînement 6 par l'intermédiaire de la courroie puis de 5 et de 4 entraîne la pompe dans le sens de rotation inverse de celui de la fermeture. T 'huile a étalement un sens de circulation inverse de telle sorte que le tiroir du discriminateur prend une position symétrique de celle figurée en I par rapport à Il. La pompe tranfére le liquide de B en A provoquant l'ouverture du système de préhension. La temporisation T2 étant inférieure à celle T1 de la fermeture laquelle est réglée pour que le piston 2 ne parcourt pas toute sa course.Le réglage de ces temporisations permet de réduire au minimum le mouvement des mors ou bien d'obtenir la course totale, dans ce cas une fois le fond de cylindre atteint par le piston 2, le clapet 8A évite la surpression. En variantes non représentées: - 1ère l'élément 5 est réalisé avec un embrayage solidarisant ou non les éléments Sa et 5b. Cela évite dans le cas de vitesse de rotation de broche élevée de faire tourner inutilement à vide le 2ème moyen d'entrainement - Dans une 2ème variante il est prévu de monter un accumulateur sur chacune des voies entre le discriminateur 7 et les chambres A et B, il est réalisé avec la possibilité d'avoir 2 caractéristiques réglables de tarage pour permettre des séquences de préhension avec deux efforts différents, l'un servant à ltébauche, l'autre à la finition. Reprenons la figure I: la pièce étant serrée, les éléments 2 Il 12 13 14 15 sont contraints élastiquement et engendrent des forces de frottement dans des conditions qui rendent parfois le système irréversible.Quand on veut pas ser d'un effort F à un effort f sur la pièce 15 il est nécessaire de provoquer l'ouverture jusqu'à presque annuler l'effort de serrage de l'élé- ment 14 sur la pièce puis d'effectuer à nouveau la fermeture avec une pression correspondant à f. Ceci est réalisé en opérant comme suit: arrêt de la broche - ouverture pendant un temps T3 - fermeture pendant un temps T4. Si l'on veut permettre une plus grande latitude de réglage des temps T3 et T4 la présence des accumulateurs à double caractéristique est utile on peut expliciter leur fonctionnement sur la figure III. La pompe étant volumétrique, la course de l'accumulateur donc l'effort ( F ou f ) sur la pièce sera directement lié au temps de fonctionnement ( T ) du 2ème moyen d'entraînement dès le moment où le système commence à contraindre la pièce. Nous effectuons l'ébauche avec une force F ( point M 3 nous provoquons l'ouverture pendant le temps T3 et les efforts varient sur la pièce selon M a b c pour remonter en N après application d'un temps de fermeture T4. - Dans une 3ème variante un frein est monté sur l'arbre 6a du moteur 6 et en association avec les informations des détecteurs de pression branchés entre le discriminateur et les chambres A et B permet éventuellement de mettre les moyens dé pression en action à partir du 1er moyen d'entraînement. - Dans une autre variante le 2ème moyen d'entraînement a sa vitesse programmable en fonction du 1er moyen d'entraînement: la séquence de ser- rage ébauche suivie de la séquence de serrage finition peut alors se faire automatiquement et pendant la marche c'est à dire sans arrêter le cycle de la machine. R E V E E ND I C A T I O N S Dispositif de serrage à commande hydraulique monté sur une broche entraînable en rotation par un 1er moyen d'entraînement et munie d' une part de moyens de préhension de pièces, ce dispositif de serrage étant constitué d'un ensemble cylindre piston définissant deux chambres situées de part et d'autre du piston relié sécaniquement aux moyens de préhension, d'autre nart de moyens générateurs de pression reliés aux dites chambres de telle sorte que lorsque la pression régne dans une cham- bre les moyens de préhension sont sollicités en serrage et lorsque la pression régne dans l'autre chambre ils sont sollicités en desserrage. L'ensemble cylindre piston, et les moyens générateurs de pression étant portés par - et solidaires en rotation de - la broche Les moyens générateurs de pression générant de la pression lorsqu' ils sont eux memes entraînés en rotation caractérisé en ce que cet entraînement en rotation des moyens générateurs de pression est obtenu par un 2ème moyen d'entraînement indépendant du 1er moyen d'entraînement 2 - Dispositif de serrage selon la revendication 1 caractérisée en ce que les moyens générateurs de pression sont constitués par une pompe rotative reversible, par exemple à engrenages, à palettes... 3 - Dispositif de serrage selon la revendication 2 caractérisée en ce que l'entraînement de la pompe se fait par l'intermédiaire d'un couple de pignons, l'un des pignons étant solidaire de l'élément d'entrée de la pompe, l'autre de plus grand diamètre étant centré sur l'axe de la broche 4 - Dispositif de serrage selon la revendication 3 carac-térisée en ce que le pignon de grand diamètre est solidaire d'une poulie à gorge recevant une courroie entraînée par le 2ème moyen d'entraînement. 5 - Dispositif de serrage selon l'une des revendications de 1 à 4, caractérisée en ce que le 2ème moyen d'entraSnement est un moteur électrique. 6 - Dispositif de serrage selon l'une des revendications de 1 a 51 caractérisée en ce que le serrege et le desser-rage du dispositif de serrage se font par inversion du sens de rotation du 2ème moyen d' entrai- ment. 7 - Dispositif de serrage selon l'une des revendications de I à 6, caractérisée en ce que les éléments de préhension n'effectuent qu'une par- tie de leur course quel que soit le sens & -~ partirpartir de n'importe quelle position. 8 - Dispositif de serrage selon l'une des revendications de 1 à 7, car#ctérisé en ce que le thème moyen d'entraînement est libre lorsque la croché tourne. c - dispositif de serrage selon l'une des revendications de 1 à caractérisée en ce que la liaison porpe/2ème moyen d'entraînement est débrayable. 10 - Dispositif de serrage selon l'une des revendications de 1 a caractérisée en ce que le 2ème moyen d'entraînement est immobilisable par rapport au bâti lorsque le 1er moyen d'entraînement entraîne la broche, en sorte que momentanément les moyens de pression sont actifs lorsque la broche tourne. Il - Dispositif de serrage selon l'une des revendications de 7 a 10, caractérisée en ce qu'il est prévu un accumulateur de pression de faible capacité entre les moyens de pression et le cylindre piston de serrage 12 - Dispositif de serrage selon la revendication 10, caractérisée en ce qué l'action des moyens d'immobilisation du 2ème moyen d'er.traîne- ment est modulée en fonction soit de la pression de serrage des moyens de préhension, soit de la programmation de la machine. 13#- Dispositif de serrage selon l'une des revendications de 1 à il caractérisée en ce que le 2ème moyen d'entraînement est entraîné à une vitesse de rotation dépendant de la vitesse de rotation du 1er moyen d' entraînement pour obtenir une modulation dans le temps du serrage ou du desserrage indépendante du fonctionnement de la broche. 14 - Machine à broche tournante munie d'un dispositif de serrage å commande hydraulique des moyens de préhension caractérisée en ce que le dispositif de serrage est selon l'une quelconque des revendications de 1 à 13.