Brevet FR2469971A1 — publié le 19810529

La présente invention concerne un vérin de serrage, tournant, pour dispositifs de serrage sur machines outils, ce vérin comportant - un piston de serrage mobile axialement dans un corps ou cylindre, ou bottier - une enveloppe de distribution, laquelle est munie de raccords pour le fluide de travail, et est stationnaire et montée sur un arbre creux, lequel est solidaire du corps ou cylindre du vérin et tourne avec celuici, - une pièce axiale qui est fixée au piston de serrage et qui peut être déplacée axialement dans ledit arbre creux, - des rainures ou gorges aménagées dans l'arbre creux et/ou l'enveloppe de distribution, dans les surfaces périphériques en regard l'une de l'autre, - deux canaux de distribution qui, d'une part, communiquent avec les raccords de l'enveloppe de distribution et qui, d'autre part, conduisent à des c8tésopposés du piston de serrage, dans le corps du vérin, et - des valves de retenue, associées aux canaux de distribution et commandant chacune le passage de luide dans un canal de distribution, chacune de ces valves pouvant etre ouverte par la pression du fluide de travail dans l'autre canal de distribution, et cette mise en condition d'ouverture se faisant alors contre l'écoulement du fluide de travail. Dans des vérins ou cylindres de serrage de ce genre bien connus par le brevet français, no 1 417 689, les canaux de distribution s'étendent dans la paroi de l'arbre creux et du corps du vérin, et les valves de retenue ainsi que ler mécanisme de commande associé sont disposées dans unbloc particulier de distribution et de régulation qui tourne avec l'arbre creux et qui est monté entre la botte de distribution fixe et le corps tournant du cylindre, augmentant ainsi la longueur hors tout "du vérin de serrage. L'enveloppe de distribution, l'arbre creux et la pièi axiale creuse sont ouverts à l'extrémité éloignée du bottier du cylindre de telle façon qu'il est possible, en principe, de prolonger la pièce axiale creuse vers l'arrière, au-delà de la botte de distribution, et de l'utiliser comme indicateur pour le déplacement du piston de serrage afin de pouvoir surveiller ainsi le déplacement du piston de serrage à l'aide de la pièce axiale. Le brevet allemand n0 1 911 558 décrit un dispositif de serrage pour machines-outils qui se compose d'un vérin ou cylindre de serrage tournant dans lequel est disposé un piston de serrage également tournant et mobile en direction axiale, ainsi que d'un distributeur qui comprend une enveloppe ou bottier de distribution munie des raccords pour le fluide de travail et un arbre de distribution solidaire du piston de serrage et introduit coaxialement dans le vérin de serrage, arbre sur lequel le de distribution bottier/est monté de façon à permettre à l'arbre de distribution de tourner librement. L'arbre de distribution monté dans la paroi du vérin de serrage de façon à pouvoir être déplacé axialement entratne le bottier de distribution lors des déplacements axiaux du piston de serrage et possède deux canaux d'arbre qui communiquent avec les raccords du corps et qui conduisent, dans le vérin de serrage, à des c8tés opposés du piston de serrage. A chaque canal d'arbre est associé une valve de retenue commandant le passage,qui peut être ouverte contre le courant du fluide de travail par la pression du fluide de travail dans l'autre canal d'arbre. Les deux valves de retenue sont disposées dans le piston de serrage. Dans ce dispositif de serrage bien connu, le bottier de distribution qui participe au déplacement axial du piston de serrage peut servir à la surveillance du déplacement du piston de serrage. Les valves de retenue et leurs organes d'actionnement trouvent suffisamnt de place dans, ou sur, le piston de serrage de telle façon que l'arbre de distribution qui ne contient que les canaux d'arbre et le bottier de distribution présentent des diamètres relativement faibles malgré un diamètre intérieur suffisant des canaux d'arbre. Tout en permettant une construction simple et en satisfaisant pleinement aux exigences de sécurité en vigueur, il est ainsi possible d'éviter complètement des problèmes d'étan- chéité compliqués tels qu'ils se posent pour des vérins de serrage à rotation rapide avec un arbre de distribution d'un diamètre assez important. Mais pour ces dispositifs de serrage bien connus, la longueur axiale est toujours relativement grande étant donné qu'elle est déterminée non seulement par la longueur du corps du vérin et du bottier de distribution, mais aussi par la course du - piston de serrage. La présente invention a pour but de réaliser un vérin de serrage du genre précité de telle façon qu'il présente une longueur axiale aussi faible que possible sans que cela compromette la possibilité d'un contrôle ou surveillance simple du déplacement du piston de serrage. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que lescanaux de distribution avec leurs embouchures et les valves de retenuesont disposés de façon connue en soi dans la pièce axiale et dans ou sur le piston de serrage, par le fait que les embouchures aménagées dans pièce axiale sont ouvertes chacune sur une rainure de passage se trouvant du ceté intérieur de l'arbre creux, par le fait que les rainures d'admission présentent axialement une longueur au moins égale à celle de la plage de la pièce axiale dans l'arbre creux et sont raccordées chacune à l'une des gorges par des ouvertures aménagées dans la paroi de l'arbre creux, et par le fait que l'interface de l'arbre creux et de la pièce axiale est étanché, cela aussi bien entre les rainures de passage qu'entre celles-ci et l'intérieure du cylindre. Le proges technique obtenu par l'invetion réside essentiellement en ceci que, malgré la disposition des canaux de distribution et des v&lveE- de retenue avec leur mécanisme e commande dans la pièce axiale, ou bien dan*6u sur le piston de serrage, et donc malgré les diamètres optimalement faibles de la pièce axiale, de l'arbre creux et du bottier ("enveloppe" de distribution) ce dernièr ne participe pas au déplacement axial du piston de serrage, de sorte que la longueur hors tout totale dans le sens axial n'est augmentée ni par celle d'un bloc intermédiaire pour les valves de retenue, ni par la course de serrage d piston de serrage. La longueur axiale hors tout du dispositif de serrage est donc optimalement faible. La pièce axiale tourne avec l'arbre creux de sorte que les dispositifs d'étanchéité entre ces deux éléments ne sont pas sollicités par des vitesses périphériques relatives élevées. En même temps, la possibilité d'un contr8le ou surveillance du déplacement du piston de serrage à l'aide de la pièce axiale reste pleinement conservée. Une forme de réalisation avantageuse de l'invention est caractérisée par le fait que-les rainures de passage sont agencées l'une derrière l'autre selon une direction axiale et que les embouchures des canaux de distribution sur la pièce axiale sont axialement écartées de la longueur d'une rainure de passage et de la distance entre les deux rainures de passage. Il est avantageux de réaliser les rainures de passage sous--forme de rainures annulaires. Malgré une section de passage suffisamment grande, elles peuvent être reativement plates dans une direction radiale, ce qui autorise, d'un autre côté, une faible épaisseur de paroi et un faible diamètre extérieur de l'arbre creux. Une autre proposition de l'invention qui permet, en plus, un raccourcissement considérable de la longueur axiale, en particulier du bottier de distribution, est caractérisée par le fait que l'embouchure de l'un des canaux de distribution se situe dans la face frontale en bout de la pièce axiale et que l'arbre creux présente, à la suite de la rainure Le passage la plus éloignée du cylindre, une paroi frontale le qui/termine en fermant l'intérieur de cet arbre creux et dans laquelle une tige indicatrice montée concentriquement et de manière étanche peut être déplacée axialement, cette tige indicatrice étant reliée d'une part au bout d'axe et dépassant d'autre part du bottier ou enveloppe de distribution. Ce mode de re1isation ne demande pas de dispositifs d'étanchéité entre la pièce axiale et l'arbre creux devant la paroi frontale de celui-ci au-delà des rainures de passage, vu à partir du cylindre de serrage. Par ailleurs, le corps du cylindre de serrage, l'arbre creux et sa paroi frontale peuvent être réalisés, de préférence, en une seule pièce. La description qui va suivre, en regard du dessin annnexé à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique; la figure unique représente, en coupe axiale, un cylindre de serrage selon l'invention. Le vérin de bridage ou cylindre de serrage, pour dispositifs de serrage sur machines-outils, représenté sur le dessin se compose tout d'abord d'un corps ou enveloppe 1 dans lequel peut être déplacé un piston de serrage 2 qui, c8té avant, saille hors du corps 1 par un tourillon ou bouton 3 muni d'un trou taraudé 3a pour la tige de serrage non représentée que comporte le dispositif de serrage également non représenté. Normalement, le corps 1 du vérin est fixé, par l'intermédiaire d'une face de bridage froi tale la, à l'extrémité de la broche (non représentée) de la machine-outil et tourne ave-o celle-ci et le piston de serrage 2. Le piston de serrage 2 est bloqué d'une manière non indiquée en détail pour l'empocher de tourner par rapport au corps 1. Au vérin de serrage est rattaché un distributeur globalement désigné par la référence 4.. Ce distributeur possède une enveloppe ou bottier de distribution 5 qui est stationnaire, c'est-à-dire qui ne tourne pas avec le vérin de serrage, et qui présente deux raccords 6 pour le fluide de travail. Dans l'enveloppe de distribution 5 tourne un arbre creux 7 sur lequel cette enveloppe est montée et arrêtée axialement au moyen d'organes de portée tels que des rodkeaents ou paliers 8. L'arbre creux 7 est solidaire du corps 1 du vérin. Dans le présente exemple de réalisation il forme une seule pièce avec celui-ci. Dans l'arbre creux 7 est disposé, en outre, une pièce axiale 9 traversant axialement, avec possibilité de mouvement axial, la paroi du corps 1 du vérin et formant, c8té arrière, une seule pièce avec le piston de serrage 2. Cette pièce axiale 9 tourne avec l'arbre creux 7 dans lequel elle peut cependant être déplacée axialement, de façon à participer au déplacement la axial du piston de serrage 2 indiqué sur le dessin par/double flèche 17. Des gorges ou rainures annulaires 12, 13 s'étendant sur le pourtour intérieur du corps 5 de distribution et sur l'extérieur de l'arbre creux 7, et se recouvrant respecti- vement par paires, servent à l'admission et à l'évacuatàDn du fluide de travail et communiquent directement avec les raccords 6 pour ledit fluide de lavail. L'huile de fuite s'écoulant entre l'arbre creux 7 et le corps de distribution 5 est collectée dans des canaux 14 et évacuée par la sortie d'écoulement 15. La pièce axiale 9 comprend deux canaux de distribution 18, 19 qui, dans le vérin de serrage, conduisent à des côtés opposés du piston de serrage 2. Pour la commande du passage, une valve ou clapet de retenue globalement désignée par 20 et 21, est associée à chacun de ces moyens distributeurs respectifs 18, 19. Ces valves de retenue 20, 21 sont disposées sur le piston de serrage 2,à savoir, dans cet exemple de réalisation,.sur la face non en regard de la pièce axiale 9. En détail, à chaque extrémité d'un canal de distribution 18, 19 se raccorde une chambre de valve respective 22, 23 quipar un orifice respectif 24, 25, débouche d'un côté correspondant du piston de serrage 2. Chaque chambre 22, 23 possède une cage de valve 26, 27 avec un siège 28, 29 pour une tête 32,33 de soupape ou clapet de retenue chargée par un ressort 30, 31. Les chambres de valve 22, 23 sont en vis-à-vis, cela radialement en considérant l'axe du piston de serrage 2, et sont reliées par une chambrecylindre 34 dans laquelle est disposé un piston de commande mobile 35. Celui-ci bute, dans le sens de l'ouverture,sous les têtes de souspape 32, 33 des valves de retenue de façon telle que, pour l'ouverture des valves, c'est-à chaque fois par la pression du fluide de travail dans le canal de distribution précédant la valve sur laquelle il ne va pas agir qu'il est sollicité, ce qui a pour effet que la valve sur laquelle il - agit est amenée par lui en condition d'ouverture par action à contre-courant du fluide de travail. Les embouchures 10, 11 des canaux de distribution 18, 19 sur la pièce axiale 9 sont ouvertes chacune en direction d'une rainure de passage 16a, 16b située à la face intérieure de l'arbre creux 7. Dans la direction axiale, la longueur des rainures de passage 16a, 16b est au moins éple au Jeu de translation de la pièce axiale 9 à l'intérieur de l'arbre creux 7. En outre, les rainures de passage 16a, 16b sont respectivement raccordées, par des orifices 12a, 1_3 dans la paroi de l'arbre creux 7, à l'une des gorges ou rainures annulaires 12, 13. L'arbre creux 7 et la pièce axiale 9 sont rendus étanches l'un par rapport à l'autre, aussi bien en 57 entre les rainures de passage 16a, 16b qu'en 38 entre les rainures de passage et la chambre 39 du vérin de sorte qu'il n'y a pas de "cout-circuit" entre les rainures de passage 16a, 16b, ou encore entre celles-ci et l'intérieur du cylindre 39. Dans l'exemple de réalisation, les rainures de passage 16a, 16b sont disposées l'une derrière l'autre dans la direction axiale et sont réalisées sous forme de rainures annulaires. Les embouchures 10, ll des canaux de distribution 18, 19 sur leronçon d'axe 9 ont une distance mutuelle axiale équivalent à la longueur d'une rainure de passage et à la distance entre les deux rainures de passage repérée par la flèche double 36,de sorte qu'indépendamment du Jeu de translation axial de la pièce axiale 9, l'embouchure 10 du canal de distribution 18 ne communique toujours qu'avec la seule rainure de passage 16a et que l'embouchure ll du canal de distribution 19 ne communique toujours qu'avec la seule rainure annulaire 16b. L'embouchure 11 du canal de distribution 19 se situe dans la face 9A au bout de la pièce axiale 9. L'arbre creux 7 présente, succédant à la rainure de passage 16b plus éloignée du cylindre de serrage, une paroi frontale 7a qui ferme l'intérieur 7b de cet arbre creux 7. Dans la paroi frontale 7a, une tige indicatrice 41 disposée concentriquement à l'arbre creux 7 peut être déplacée axialement, avec étanchéité. D'une part, cette tige indicatrice 41 est rattachée à l'axe 9 et, d'autre part, elle sort,en 42, du bottier de distribution 5, par une extrémité dépassante pouvant 9tre utilisée pour la surveillance du déplacement axial du piston de serrage 2, ce qui n'est toutefois pas indiqué en détail sur la figure. Le corps 1 du vérin de serrage, l'arbre creux 7 et sa paroi en bout [a sont réalisés en une seule pièce. Le fonctionnement du système peut être décrit de la manière suivante: Le fluide de travail entrant par la gorge 13 passe dans la rainure de passage 16b, dans l'espace 7' de l'arbre creux, de là à l'embouchure 11, puis dans le canal de distribution 19 d'o il gagne la ehambre de valve 23 via la valve de retenue 21 qui stuvre sous l'effet de la pression du fluide de travail, puis, il s'écoule par l'ouverture 25 dans la chambre cylindrique 59 située derribe le piston de serrage 2. En mgroetemps, le fluide de travail sollicite, depuis le c8té de la chambre de soupape 23, le piston de commande 35 qui se déplace en ouvrant la valve de retenue 20 contre le courant de fluide de travail, de sorte que du fluide de travail peut s'écouler hors de l'espace 40 _hambre du cylindre située devant le piston de serrage 2) en passant par l'ouverture 24, la chambre de valve 22, le canal de distribution 18, l'embouchure , la rainure de passage 16a l'orifice 13A et la gorge ou rainure annulaire 15. Le piston 2 se déplace alors vers: la position de fin de course indiquée sur la figure. Pour ramener le piston 2, la circulation du fluide de bavail est inversée de telle façon que le fluide de travail entre maintenant par le canal de distribution 18, ouvre la soupape de retenue20 et s'écoule par la chambre de valve 22 et l'ouverture 24 dans l'espace ou chambre 40 du cylindre. En même temps, le fluide de travail actionne le piston de commande 35, depuis le c8té o se trouve la chambre de valve 22, ce qui ouvre la soupape de retenue 21 et permet au fluide sous pression contenu dans l'espace ou chambre 59 du cylindre de s'écouler par l'ouverture 25, la ehambre de valve 23 et le canal de distribution 19. Les mouvements axiaux du piston de serrage 2 ainsi engendrés produisent un mouvement axial identique de la pièce axiale 9 et par conséquent de la tige indicatrice 41 fixée sur le bout de la pièce axiale 9 et saillant, vers l'arrière hors de l'enveloppe de distribution 5 d'o il résulte que le mouvement du piston de serrage peut tre capté sur la tige indicatrice 41 par des capteurs appropriés non représentés. REVENDICATIONS 1.- Vérin de serrage, tournant, pour dispositifs de serrage sur machines outils, ce vérin comportant - un piston de serrage mobile axialement dans un corps ou cylindre, ou bottier - une enveloppe de distribution, laquelle est munie de raccords pour le fluide de travail, et est stationnaire et montée sur un arbre creux, lequel est solidaire du corps ou cylindre du vérin et tourne avec celui-ci, - une pièce axiale oui est fixée au piston de serrage et qui peut être déplacée axialement dans ledit arbre creux, des rainures ou gorges aménagées dans l'arbre creux et/ou l'enveloppe de distribution, dans les surfaces périphériques en regard l'une de l'autre, - deux canaux de distribution qui, d'une part, communiquent avec les raccords de l'enveloppe de distribution et qui, d'autre part, conduisent à des côtés opposés du piston de serrage, dans le corps du vérin, et - des valves de retenue, associées aux canaux de distribution et commandant chacune le passage de fuide dans un canal de distribution, chacune de ces valves pouvant être ouverte par la pression du fluide de travail dans l'autre canal de distribution, et cette mise en condition doeiverture se faisant alors contre l'écoulement du fluide de travail, - ce vérin étant caractérisé par le fait que les canaux de distribution (18,19) avec leurs embouchures (10,11) etles valves de retenue (20,21) sont agencés, de Do façon connue en soi dans la pièce axiale (9) et dans ou sur le piston de serrage (2), par le fait que les embouchures (10, 11) aménagées dans la pièce axiale (9) sont ouvrtes chacune sur une rainure de passage (16a, 16b) se trouvant sur le c8té intérieur de l'arbre creux (7), par le fait que les rainures de passage (16a, 16b) possèdent axialement une longueur au moins égale à celle de la plage de déplacement de la pièce axiale (9) dans l'arbre creux (7) et sont raccordées chacune à l'une des gorges (12,15), par des ouvertures (12a, 15A) aménagées dans la paroi de l'arbre creux (7), et par le fait que l'interface de l'arbre creux (7) et de le pièce axiale (9) est étanché, cela aussi bien entre les rainures de passage (16a, 16b) qu'entre ces dernières et l'intérieur (39) du cylindre. 2.- Vérin de serrage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que,selon une direction axiale, les rainures de passage (16a, 16b) sont agencées l'une derrice l'autre et que les embouchures (10, 11) des canaux de distribution (18,19) sur la pièce axiale(9) sont séparées l'une de l'autre par une distance axiale équivalent à la longueur d'une rainure de passage (16a) et à la distance (36) entre les deux rainures de passage (16a, 16b). 3.- Vérin de serrage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les rainures de passage (16a 16b) sont réalisées sous la forme de gorges annulaires. 4.- Vérin de serrage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que l'embouchure (11) d'un canal de distribution (19) se trouve danea surface (9a) en bout de la pièce axiale (9), par le fait que l'arbre creux (7) présente, à la suite de la rainure de passage (16b) la plus éloignée du cylindre, une paroi frontale (7a) qui le termine en fermant l'intérieur (7b)de cet arbre creux (7), et par le fait qu'une tige indicatrice (41) concentrique à l'arbre creux (7) est montée à coulissement dans cette paroi frontale (7a) et d'une part, se raccorde, à la pièce axiale (9) et, d'autre part, saille hors de l'enveloppe de distribution (5). 5.- Vérin de serrage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le corps (1) du vérin, l'arbre creux (7) et sa paroi frontale (7a) sont réalisés en une seule pièce.