Brevet FR2475955A1 — publié le 19810821

L'invention concerne un mandrin de serrage pour des trous, comportant un corps de mandrin, dans lequel sont guidés, avec possibilité de réglage radial, au moins deux mors de serrage pouvant être actionnés en commun au moyen d'un organe d'entraînement et qui sont constitués chacun par un élément de mors d'entraînement, qui est en permanence en liaison active avec l'organe d'entraînement, et par un élément de mors de serrage, qui est guidé avec possibilité de déplacement radial, indépendamment de l'élément de mors de serrage dans le corps du mandrin et peut être relié, selon une liaison par formes complémentaires, à l'élément de mors d'entraînement par un organe d'accouplement disposé dans cet élément de mors d'entraînement et dont la liaison, réalisée par formes complémentaires, avec l'élément de mors de serrage peut être supprimée au moyen d'un organe d'actionnement, chargé par un ressort et mobile essentiellement radialement et indépendamment d'autres organes d'actionnement, par l'intermédiaire de surfaces de guidage forcé. Un mandrin de serrage du type dcrit plus haut est connu d'après la demande de brevet allemand publiée sous le NI 2 711 904. L'organe d'accouplement, qui est monté dans l'élément de mors d'entraînement et qui peut être dégagé de sa liaison en prise avec l'élément de mors de serrage, au moyen d'un organe d'actionnement associé à chaque mors de serrage, permet le déplacement individuel, indépendant des autres mors de serrage, de l'élément de mors de serrage par rapport à l'élément de mors d'entraînement ou un remplacement individuel des éléments de mors de serrage. Par rapport à un actionnement commun de tous les organes d'accouplement au moyen d'un seul organe annulaire d'actionnement, cette réalisation connue présente l'avantage consistant en ce qu'aucun élément de mors de serrage ne peut tomber de façon indésirable hors du corps du manrin, mais que chaque élément. de mors de serrage est sciemment déplacé ou remplacé. Cependant, la forme de réalisation connue présente l'inconvénient selon lequel, outre l'organe d'accouplement, également l'organe d'actionnement est disposé dans l'élément de mors d'entraînement des mors de serrage, de sorte que d'une part on obtient un élément de mors d'entraînement relativement lourd et sensible à la force centrifuge et qui, d'autre part, est affaibli par suite des perçages présents pour les composants, qui sont montés dans cet élément, et peut librement s'échapper, avec l'élément de mors de serrage, hors du corps du mandrin dans le cas d'une rupture du crochet de clavette prévu pour l'entraînement des mors de serrage. L'invention a pour but de supprimer les inconvé- pnients de la forme de réalisation connue et de créer un mandrin de serrage dont les éléments du mors d'entraînement puissent être réalisés plus légers et cependant plus stables et dont les composants destinés à réaliser l'accouplement par. formes complémentaires entre l'élément de mors d'entraîne- ment et l'élément de mors de serrage puissent être réalisés de manière stable, en dépit des conditions d'espace prédéter- minées par l'élément de mors d'entraînement, pour garantir une liaison sûre entre l'élément de mors de serrage et l'élément de mors d'entraînement. La solution apportée à ce problème par l'inven- tion est caractérisée par le fait que l'organe d'actionnement est disposé dans le corps du mandrin et est relié par l'intermédiaire des surfaces de guidage forcé à un organe intermédiaire qui est également monté dans le corps du mandrin et est relié à l'organe d'accouplement, par une liaison par formes complémentaires suivant la direction d'action de ce dernier, mais avec possibilité d'un libre déplacement, suivant la direction radiale, de l'organe d'accouplement par rapport à l'organe intermédiaire. Grâca&à cette réalisation conforme à l'invention du mandrin de serrage, il est possible d'obtenir une forme.de réalisation légère et par conséquent moins sensible aux forces centrifuges, des éléments de mors d'entraînement. D'autre part, l'organe d'actionnement et l'organe intermé- diaire, qui sont reliés entre eux par l'intermédiaire de la surface de guidage forcé, peuvent être dimensionnés de manière suffisante et être guidés de façon sûre, *en raison de leur disposition dans le corps du mandrin, ce qui fournit 3 2475955 une plus grande stabilité mécanique et une plus grande sécurité, d'autant que l'organe intermédiaire monté dans le corps du mandrin peut être réalisé de manière qu'il bloque dans le corps du mandrin le mors de serrage, constitué de l'élément de mors de serrage et de l'élément de mors d'entraînement, dans le cas d'une rupture du crochet de clavette ménagé sur l'élément de mors d'entraînement. Dans le cas d'une forme de réalisation préférée de l'invention, l'organe d'accouplement est relié à l'organe intermédiaire au moyen d'un système de guidage à queue d'aronde, dont les surfaces de guidage sont alignées radialement. De ce fait, on obtient une forme de réalisation particulièrement simple et fiable qui fournit d'une part, suivant la direction d'action de l'organe d'accouplement, une liaison par formes complémentaires entre l'organe d'accou- plement et l'organe intermédiaire, et permet d'autre part un déplacement libre de l'organe d'accouplement conformément au déplacement de l'élément de mors d'entraînement par rapport à l'organe intermédiaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, la liaison entre l'organe intermédiaire et l'organe d'accou- plement est disposée à l'intérieur d'un évidement situé dans le corps du mandrin et qui possède une longueur radiale correspondant à la course maximum de l'élément de mors d'entraînement. Dans le cas de cette forme de réalisation, une partie de l'organe d'accouplement s'engage à l'intérieur de l'évidement situé dans le corps du mandrin de telle manière que, dans le cas d'une rupture du crochet de clavette, l'organe d'accouplement guidé dans l'élément de mors d'entraînement empêche, par venue en butée dans l'évidement du corps du mandrin, une éjection aussi bien de l'élément de mors d'entraînement que de l'élément de mors de serrage, relié à ce dernier. Afin d'exclure le blocage d'une pièce à usiner ou un dégagement du mandrin de serrage lorsque tous les éléments de mors de serrage ne sont pas verrouillés de façon fiable avec les éléments de m-ors d'entraînement, il est enfin prévu conformément à l'invention d'équiper chaque organe d'action- nement, d'une pièce d'arrêt pénétrant dans la zone de déplacement de l'organe d'entraînement et interdisant, par suite de la venue en butée de l'organe d'entraînement, un passage des mors de serrage dans la position de serrage, et qui est retiré de la zone de déplacement de l'organe d'entraînement exclusivement lorque l'organe d'accouplement est dans sa position d'extrémité, dans laquelle il relie par une liaison par formes complémentaires l'élément de mors de serrage à l'élément de mors d'entraînement. Cette forme de réalisaton selon l'invention permet de garantir -qu'un déplacement de l'organe d'actionnement pour le réglage des mors de serrage, par exemple un déplacement aixal d'un piston de mandrin relié par l'intermédiaire de crochets de clavette aux éléments de mors d'entraînement, ne soit possible que lorsque tous les organes d'actionnement sont situés dans la position d'extrémité, dans laquelle l'organe d'accouplement s'engage complètement, selon une liaison par formes complé- mentaires, dans l'élément associé de mors de serrage. Une commande, dépendant de la course de l'organe d'entraînement, pour l'entraînement du mandrin de serrage permet de garantir de cette manière que le mandrin de serrage ne puisse pas être entraîné en rotation tant que seule la pièce de blocage d'un organe d'actionnement s'engage dans la zone de déplacement de l'organe d'entraînement. Malgré l'actionnement, indépendant, des organes d'accouplement au moyen d'organes respectifs particulires d'actionnement, on est certain de cette manière que le mandrin de serrage conforme à l'invention ne peut être mis en fonctionnement que lorsque tous les éléments de mors de serrage, situés dans le corps du mandrin, sont verrouillés de façon fiable sur les éléments respectivement associés de mors d'entraînement. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés une forme de réalisation d'un mandrin de serrage conforme à l'invention. Sur ces dessins: - la figure 1 représente une coupe longitudinale du mandrin de serrage selon l'invention; - la figure 2 représente une coupe partielle, prise suivant la ligne II-II du mandrin de la figure 1. Le mandrin de serrage, réalisé à titre d'exemple sous la forme d'un mandrin à trois mors, possède un corps 1, qui est fixé à l'aide de vis de fixation 2 sur une bride d'une broche de machine-outil non représentée. Dans un perçage central, dont l'extrémité avant comporte une douille 3, du corps de mandrin 1 est disposé un organe d'entraînement constitué sous la forme d'un piston de mandrin 4 qui est relié de façon active, par l'intermédiaire d'une liaison par crochets de clavette, aux mors de serrage de sorte qu'un déplacement axial du piston de mandrin 4 provoque un déplacement radial des mors de serrage. Chaque mors de serrage est constitué par un élément de mors d'entraînement 5, relié selon une liaison active par un crochet de clavette au piston de mandrin 4, et par un élément de mors de serrage 6. L'élément de mors d'entraînement 5 et l'élément de mors de serrage 6 sont guidés en déplacement, indépendamment l'un de l'autre, dans des guidages radiaux du corps 1 du mandrin, et ce au moyen de nervures latérales de guidage s'engageant dans des rainures correspondantes ménagées dans le corps 1 du mandrin. La liaison entre l'élément de mors d'entraine- ment 5 et l'élément de mors de serrage 6 est réalisée à l'aide d'un organe d'accouplement 7 qui, dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, est muni, sur sa face frontale avant, de plusieurs dents 7a de forme trapézoïdale, qui s'engagent, selon une liaison par formes complémentaires, dans une denture correspondante 6a portée par la face arrière de l'élément de mors de serrage 6. L'organe d'accouplement 7 est guidé, avec possibilité de déplacement dans l'élément de mors d'entraînement 5, suivant la direction axiale du mandrin de serrage, c'est-à-dire parallèlement à l'axe de rotation de ce dernier. Il peut être ressorti, vers la face arrière du mandrin de serrage, aveç dégagement de ses dents 7a hors de. la denture 6a de l'élément de mors de serrage 6, de sorte que l'élément de mors de serrage 6 peut être décalé par rapport à l'élément de mors d'entraînement 5, en vue d'une modification du diamètre de serrage, ou bien être complètement ressorti hors du corps 1 du mandrin, par exemple pour y être à nouveau introduit après avoir subi une rotation de 1800 ou bien pour être remplacé par un élément de mors de serrage 6 conformé différemment. L'actionnement de l'organe d'accouplement 7 est réalisé au moyen d'un organe d'actionnement 8 qui est disposé dans le corps 1 du mandrin et peut être actionné depuis l'extérieur, sans outil. Dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, l'organe d'actionnement 8 se situe dans un perçage radial du corps 1 du mandrin. A partir de la position représentée sur la figure 1, il peut être déplacé radialement par rapport à l'axe de rotation, à l'encontre de la force d'un ressort de rappel 9. Dans le cas de l'exemple de réalisation, ce ressort de rappel 9 est réalisé sous la forme d'un ressort de pression et est disposé à l'intérieur d'un boulon 10 qui est relié,= par l'intermédiaire d'une surface oblique, à une surface oblique correspondante de l'organe d'actionnement 8, de sorte que ce dernier est toujours amené, par le ressort de rappel 9, dans la position initiale représentée sur la figure 1, dès qu'aucune force n'est plus exercée suivant la direction radiale sur l'organe d'actionnement 8. L'organe d'actionnement 8 est muni de surfaces de guidage 8a, qui coagissent avec des surfaces correspondantes de guidage lla d'un organe intermédiaire 11, qui est monte également dans le corps 1 du mandrin. Dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, l'organe intermédiaire 11 est parallèle à l'axe de rotation du mandrin de serrage et est monté par conséquent de manière à pouvoir être déplacé dans le corps 1 du mandrin, perpendiculairement à la direction de déplacement de l'organe d'actionnement 8. Sur sa face frontale située à l'opposé de l'organe d'actionnement 8, l'organe intermédiaire 11 est relié à l'organe d'accouplement 7. Cette liaison est une liaison par formes complémentaires suivant la direction d'action de l'organe d'accouplement 7, mais qui permet, suivant la direction radiale du mandrin de serrage, c'est-à-dire perpendiculairement à la direction - d'action de l'organe d'accouplement 7, un déplacement libre de ce dernier par rapport à l'organe intermédiaire 11. Ce type de liaison est obtenu, dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, au moyen d'un système de guidage à queue d'aronde 12, dont les surfaces de guidage 12a sont alignées suivant la direction radiale du corps 1 du mandrin. De cette manière, dans le cas d'un déplacement de l'organe intermédiaire 11 parallèlement à l'axe de rotation du mandrin de serrage, l'organe d'accouplement 7 est entraîné suivant une liaison par formes complémentaires, tout en étant librement mobile, suivant la direction radiale du mandrin de serrage, par rapport- à l'organe intermédiaire 11, de sorte que dans le cas d'un décalage radial de l'élément de mors d'entraînement 5 par rapport au corps 1 du mandrin, l'organe d'accouplement 7 peut se déplacer librement par rapport à l'organe intermédiaire 11. Le système de guidage à queue d'aronde 12, qui sert de liaison entre l'organe intermédiaire 1h et l'organe d'accouplement 7, est disposé, dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, à l'intérieur de l'évidement logeant l'organe intermédiaire 11 et ménagé dans le corps 1 du mandrin, de sorte que l'organe d'accouplement 7 pénètre en permanence, par sa partie arrière, dans le corps 1 du mandrin. Dans le cas d'une rupture du crochet de clavette reliant l'élément de mors d'entraînement 5 au piston de mandrin 4, l'organe d'accouplement 7, qui pénètre partielle- ment dans le corps 1 du mandrin et est guidé dans l'élément de mors d'entraînement 5, empêche par conséquent, par venue en butée sur le corps 1 du mandrin, une éjection de l'élément de mors d'entraînement 5 hors de ce dernier. L'élément de mors de serrage 6 est également maintenu dans le corps 1 du mandrin par l'intermédiaire de l'organe d'accouplement 7. Sous l'effet d'une pression de l'organe d'actionnement 8, dirigée radialement vers l'intérieur, les surfaces de contact 8a de ce dernier viennent en liaison active avec les surfaces de guidage lla de l'organe intermé- diaire 11. Ces surfaces de guidage 8a et lla, disposées obliquement et réalisant un guidage forcé, entraînent l'organe intermédiaire 11 vers la gauche sur le dessin à partir de la position d'extrémité représentée sur la figure 1. L'organe d'accouplement 7 est entraîné simultanément par une liaison par formes complémentaires par l'intermédiaire du système de guidage à queue d'aronde 12, de sorte que ses dents 7a se dégagent de la denture 6a de l'élément de mors de serrage 6. Dès que cette liaison par formes complémentaires entre l'organe d'accouplement 7 et l'élément de mors de serrage 6 est totalement supprimée, l'élément de mors de serrage 6 peut être déplacé par rapport à l'élément de mors d'entraînement 5 ainsi que par rapport au corps 1 du mandrin ou bien peut être complètement ressorti hors de ce dernier. Il suffit de vaincre la force de retenue d'un boulon d'arrêt 13 qui est soumis à l'action de la force d'un ressort d'arrêt 14 et s'engage, par sa pointe arrondie, dans un entre-dents de la denture 6a. Ce boulon d'arrêt 13 est prévu pour amener toujours l'élément de mors de serrage 6, après un décalage ou une insertion de ce dernier, dans une position dans laquelle les dents 7a de l'organe d'accouplement 7 s'engagent de façon fiable dans la denture 6a de l'élément de mors de serrage 6. Lorsque l'organe d'actionnement 8 est relâché, le ressort de rappel 9 repousse l'organe d'actionnement 8 dans la position d'extrémité représentée sur la figure 1, par l'intermédiaire du boulon 10 et des surfaces obliques ménagées sur le boulon 10 et sur l'organe d'actionnement 8. Les surfaces de guidage 8a et lla provoquent un retour de l'organe intermédiaire 11 et -de l'organe d'accouplement 7 dans la position d'extrémité représentée sur la figure 1, dans laquelle l'organe d'accouplement 7 verrouille selon une liaison par formes complémentaires l'élément de mors de serrage 6 à l'élément de mors d'entraînement 5. Par suite de la venue en butée de la face frontale, tournée à l'opposé de l'organe d'accouplement 7, de l'organe intermédiaire li contre une surface correspondante de l'organe d'actionnement 8, on est certain, dans la position de verrouillage représentée sur la figure 1, que l'organe d'accouplement 7 ne peut pas être retiré, sans un actionnement volontaire dé l'organe d'actionnement 8, avec dégagement de ses dents 7a hors de la denture 6a de l'élément de mors de serrage 6. Bien que chaque organe d'actionnement 8 puisse être actionné séparément et indépendamment d'autres organes d'actionnement, en vue d'obtenir le découplage de l'élément de mors de serrage 6 par rapport à l'élément de mors d'entra!- nement 5, dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, des dispositions sont prises pour qu'une opération de serrage ou une mise en service du mandrin de serrage ne puisse avoir lieu que lorsque tous les éléments de mors de serrage 6 sont reliés de façon correcte aux éléments de mors d'entraîne- ment 5. A cet effet, chaque organe d'actionnement 8 possède une pièce d'arrêt 8b qui s'engage dans la zone de déplacement du piston de mandrin 4, lorsqu'on exerce une pression abaissant l'organe d'actionnement 8. Ceci est indiqué à l'aide de lignes en traits mixtes sur la figure 1. Ces lignes en traits mixtes symbolisent la position de la pièce d'arrêt 8b lorsque l'organe d'actionnement 8 a été enfoncé dans le corps 1 du mandrin, sur sa course maximale de déplacement H. La représentation de la figure 1 montre clairement que non seulement dans le cas o l'organe d'actionnement 8 est enfoncé complètement, mais également dans le cas o il est enfoncé partiellement, un déplacement du piston de mandrin 4 suivant la direction axiale est impossible étant donné que ce piston de mandrin 4 vient en butée contre la pièce d'arrêt 8b de l'organe d'actionnement 8. De cette manière, un déplacement du piston de mandrin 4, ayant pour conséquence un mouvement de serrage des mors de serrage, se trouve empêché, dans la mesure o seulement un organe d'actionnement 8 se situe dans la zone de déplacement du piston de mandrin 4. Un déplacement du piston de mandrin 4 peut avoir lieu exclusivement lorsque tous les organes d'accouplement 7 sont situés dans la position d'extrémité reliant, selon une liaison par formes complémentaires, l'élément de mors de serrage 6 à l'élément de mors d'entraî- nement 5. Dans la mesure o ce déplacement est contrôlé par l'intermédiaire d'un commutateur, dont l'actionnement dépend du trajet parcouru, on peut empêcher-simultanément que le mandrin de serrage soit entraîné en rotation, tant que le piston de mandrin 4 se trouve encore dans la position d'extrémité avant représentée sur la figure 1, dans laquelle les mors de serrage sont ouverts. Afin d'obtenir une application précise, réglée sur le cas respectif d'utilisation, du piston de mandrin 4 contre les pièces d'arrêt 8b des organes d'actionnement 8, le piston de mandrin 4 est muni sur sa face arrière, dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, d'une bague de butée 4a qui est fixée au moyen de plusieurs vis 4b sur le piston de mandrin 4. Au niveau des organes d'actionnement 8, cette bague de butée 4a peut présenter des surfaces obliques qui repoussent les organes d'actionnement 8 par l'intermédiaire de surfaces obliques ménagées sur ces derniers, dans la position de verrouillage représentée sur la figure 1, dès que le piston delmandrin 4 est actionné. il REVENDICATIONS 1. Mandrin de serrage pour des tours, comportant un corps de mandrin, dans lequel sont guidés, avec possibilité de réglage radial, au moins deux mors de serrage pouvant être actionnés en commun au moyen d'un organe d'entraînement et qui sont constitués chacun par un élément de mors d'entraînement, qui est en permanence en liaison active avec l'organe d'entraînement, et par un élément de mors de serrage, qui est guidé avec possibilité de déplacement radial, indépendamment de l'élément de mors de serrage dans le corps du mandrin et peut être relié, selon une liaison par formes complémentaires, à l'élément de mors d'entraînement par un organe d'accouplement disposé dans cet élément de mors d'entraînement et dont la liaison, réalisée par formes complémentaires, avec l'élément de mors de serrage peut être supprimée au moyen d'un orgafte d'actionnement, chargé par un ressort et mobile essentiellement radialement et indépendamment d'autres organes d'actionnement, par l'intermédiaire de surfaces de guidage forcé, caractérisé en ce que l'organe d'actionnement (8) est disposé dans le corps (1) du mandrin et est relié par l'intermédiaire des surfaces de guidage forcé (8a, lia) à un organe intermédiaire (11) qui est également monté dans le corps (1) du mandrin et est relié à l'organe d'accouplement (7) selon une liaison par formes complémentaires suivant la direction d'action de ce dernier, mais avec possibilité d'un déplacement libre, suivant la direction radiale, de l'organe d'accouplement (7) par rapport à l'organe intermédiaire (11). 2. Mandrin de serrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'accouplement (7) est relié à l'organe intermédiaire (11) par un système de guidage à queue d'aronde (12), dont les surfaces de guidage (12a) sont alignées suivant la direction radiale. 3. Mandrin de serrage selon l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que la liaison entre l'organe intermédiaire (11) et l'organe d'accouplement (7) est disposée à l'intérieur d'un évidement ménagé dans le corps (1) du mandrin et qui possède une longueur radiale permettant la course maximale de l'élément de mors d'entraînement (5). 4. Mandrin de serrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque organe d'actionnement (8) possède une pièce d'arrêt (8b) s'engageant dans la zone de déplacement de l'organe d'entraînement (4) et empêchant, par suite de la venue en butée de l'organe d'entraînement (4), un passage des mors de serrage dans la position de serrage, et qui est retirée hors de la zone de déplacement- de l'organe d'entraînement (4), uniquement lorsque l'organe d'accouplement (7) se trouve dans la position d'extrémité dans laquelle l'élément de mors de serrage (6) est en liaison par formes complémentaires avec l'élément de mors d'entraînement (5).