Brevet FR2474375A1 — publié le 19810731

L présente invention concerne un dispositif de serrage électromécanique assurant un mouvement de sortie en translation suivant deux direetions, destiné notamment à être associé à des machines travaillant des métaux pour effectuer des opérations de serrage. On connaît des dispositifs de ce genre qui comprennent un moteur électrique, sur l'arbre duquel est relié un organe démultiplicateur, et celuici transmet son mouvement par l'intermédiaired'un embrayage de calibration réglable à un dispositif convertisseur de sortie, qui transmet la force de serrage nécessaire aux mécanismes de commande. Lorsqu'il s'agit d'un dispositif de serrage électromécanique assurant une force axiale, le dispositif convertisseur de sortie comprend le plus souvent une vis et un écrou et est complété par un dispositif d'accumulation élastique actionnable dans les deux sens pour l'accumulation d'énergie. Tous ces éléments que l'on vient de citer, à l'exception du dispositif d'accumulation élastique actionnable dans les deux sens, désigné pour la commodité simplement dispositif d'accumulation, sont disposés en général dans une enveloppe commune, par laquelle le dispositif est fixé sur la machineoutil de coupe de métaux. Un inconvénient de ces machines réside dans le fait que les éléments de ltembrayage de calibration réglable subissent une usure intense en service, ce qui entraîne une variation indésirable des forces initiales. En outre, l'usure des autres éléments de ltengrenage agit sur la grandeur des forces initiales et leur répartition. D'autres inconvénients importants des dispositifs de serrage électromécaniques connus résident dans leur indication uniforme de la force intiale, tension ou compression, dans la production d'un excédent de force lors du desserrage afin d'obtenir une indication, dans l'augmentation du cycle de travail et dans la consommation supplémentaire d'énergie pour obtenir le desserrage. Un but général de la présente invention est donc de réaliser un dispositif de serrage électromécanique qui permet d'éviter tous les inconvénierts évoqués ci-dessus. Ce dispositif doit assurer une force de sortie constante et une coupure automatique du moteur lorsque ladite force est atteinte, ainsi que le réglage automatique de la force de serrage nécessaire. Pour atteindre ces buts, le dispositif de serrage électromécanique conforme 'a l'invention comprend, disposés en ligne, un moteur électrique à arbre creux, un organe démultiplicateur, un dispositif convertisseur de sortie destiné à convertir le mouvement de rotation en un déplacement axial suivant deux directions, et un dispositif d'accumulation élastique , celui-ci étant relié à un transducteur de déplacement qui commande l'arrêt du moteur. Le dispositif convertisseur de sortie comprend en général deux éléments filetés, l'un étant relié à l'organe démultiplicateur et pouvant etre entraîné en rotation, tandis que l'autre se déplace axialement. Selon un mcde de réalisation de l'invention, la liaison entre le convertisseur et le dispositif d'accumulation élastique, lequel se compose en général d'une enveloppe, d'un mandrin disposé dans celle-ci et d'un élément élastique - constitué le plus fréquemment d'une pile de disques élastiques enfilés sur le mandrin - est réalisée en fixant,sur l'élément à déplacement axial du dispositif convertisseur de sortie, un transducteur de déplacement, qui est relié au mandrin, et par l'intermédiaire de celui-ci à l'élément élastique , le degré de déformation duquel est détecté. Le dispositif d'accumulation élastique est disposé extérieurement de l'enveloppe du dispositif de serrage et est fixé coaxialement avec l'élément à déplacement axial du dispositif convertisseur de sortie. Selon une variante de réalisation de l'invention, l'élément élastique du dispositif d'accumulation est disposé à l'intérieur de l'enveloppe du dispositif, étant enfilé sur l'élément à mouvement rotatif du dispositif convertisseur de sortie. Dans ce cas, le transducteur de déplacement est solidaire de l'élément non rotatif du dispositif d'alimentation en courant du moteur électrique, et une liaison est établie entre le transducteur et ltélément à déplacement axial du dispositif convertisseur de sortie. L'avantage qu'apporte l'invention réside dans le fait que les ordres de commande d'arrêt du moteur électrique sont reçus directement en fonction de la déformation de l'élément élastique, déformation produite par la force axiale de sortie. Cela permet de supprimer l'embrayage de calibration réglable et tous les inconvénients qui y sont associés. Un autre avantage qu'apporte l'invention réside dans le fait que le dispositif électromécanique suit un cycle de travail automatique, le moteur électrique étant arrêté par deux signaux différents selon le sens de déplacement. La présence des deux signaux permet, lors du desserrage, d'éviter la mise en oeuvre d'une force de même grandeur mais de sens opposé,comme pour les dispositifs connus equipés d'un embrayage de calibration, et d'actionner le transducteur par une seule force minimale. Cela permet une réduction de la durée du cycle de travail du dispositif, une diminution de la consommation d'énergie électrique, et une durée de vie accrue des éléments et des mécanismes du dispositif. Un autre avantage apporté par le dispositif réside dans le fait qu'il permet, pendant un cycle de réglage, de régler la force de sortie en séquence selon plusieurs valeurs prédéterminées, et il permet d'utiliser en outre un système suiveur automatique destiné à maintenir une force constante sur l'élément de sortie ou de la faire varier selon une règle particulière, d'où une possibilité d'élargir son domaine d'application. Un autre avantage apporté par l'invention, dans son second mode de réalisation, réside dans le fait que le dispositif d'accumulation élastique ne se présente pas sous forme de dispositif indépendant qui vient s'ajouter extérieurement au dispositif électromécanique, mais est incorporé à son enveloppe. Cela permet de plus grandes possibilités d'utilisation et, dans certains cas, d'élargir les possibilités d'exploitation des machines. Par exemple, stil est monté sur la broche rotative et si on utilise un tube en tant que tige de passage vers le mandrin de serrage, le trou de la broche est libre et on peut y introduire une partie de la pièce usinée. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue longitudinale en coupe transversale d'un dispositif de serrage électromécanique, assurant un mouvement de translation en sortie suivant deux directions, qui est monté sur les broches rotatives d'une machine - la figure 2 représente un dispositif de serrage électromécanique, assurant en sortie un mouvement de translation suivant deux directions, qui est monté sur les broches rotatives d'une machine, mais qui comprend l'élément élastique incorporé dans l'intérieur du dispositif. Le dispositif comprend une enveloppe 1, dans laquelle est disposé un moteur électrique 2 dont l'arbre creux 3 est monté sur des flasques 4,5 fixés sur l'enveloppe 1. On voit, disposé à# la partie avant de l'enveloppe 1, et coaxialement par rapport au moteur électrique 2, un ensemble -demultiplicateur planétaire 6 dont l'axe 7 est solidaire d'un écrou 8, qui exécute un mouvement rotatif et qui est vissé sur la vis 9 La vis 9 sert d'élément à déplacement axial dont la rotation est limitée par un troisième flasque 10 qui recouvre la partie avant de l'enveloppe 1. L'écrou 8, la vis 9 et le troisieme flasque 10 constituent le dispositif convertisseur de sortie du dispositif de serrage. La vis 9 du dispositif convertisseur de sortie est percée de part en part d'un trou auquel est raccordé un tube 18, traversant l'arbre creux 3 du moteur électrique 2 et sortant par l'éxtrémité de celui-ci. it l'extrémité du tube 18 est fixée une coupelle 19, sur laquelle est fixé le transducteur 20. La coupelle 19 est disposée, axialement mobile, à l'intérieur d'un guide 21 monté sur l'ensemble d'alimentation en courant 22 du moteur électrique 2, ou plus précisément sur l'élément non rotatif 23 de l'ensemble d'alimentation en courant 22. La transmission du mouvement du moteur électrique 2 à l'organe démulti#lîcateur planétaire 6 se fait par l'intermédiaire d'une roue dentée 11 prévue sur l'extrémité avant de l'arbre creux 3, roue qui est en prise avec les roues dentées satellites 12 de l'organe démultiplicateur 6. L'écrou 8 du dispositif convertisseur de sortie, avec l'axe de sortie 7 de organe démultiplicateur planétaire 6, est monté dans l'enveloppe 1 par deux paliers axiaux 13. Sur l'extrémité avant de l'écrou 9 est fixé le dispositif d'accumulation 26 comprenant un bottier 14, constitué d'un cylindre et d'un manchon de recouvrement, à l'intérieur duquel est prévu un mandrin 16 à rotation limitée, sur lequel est enfilé un élément élastique 15 - en l'espèce un jeu de disques élastiques. Ce jeu de disques est disposé entre deux disques 27 et est serré par un écrou 28 vissé sur le mandrin 16 Le boîtier 14 du dispositif d'accumulation 26 est relié par un filetage à la vis 9. Le mandrin 16 se trouve en contact par l'intermédiaire d'une tige 17, disposée dans le tube 18, avec le capteur du transducteur 20. Le fonctionnement du dispositif est le suivant : Pour produire une force de compression, le mouvement rotatif du moteur électrique 2 est transmis à l'organe démultiplic#atuer planétaire 6, dont l'axe de sortie 7 met en rotation l'écrou 8 avec le dispositif d'accumulation 26 qui lui est associé et se déplace vers l'avant jusqutà ce que le mandrin 16 rencontre une résistance. Sur quoi, le tube 18 et la tige 17, qui sont solidaires du mandrin 16, se déplacent avec la vis 9 Une fois le déplacement du mandrin 16 terminé, un déplacement ultérieur de la vis 9 a pour conséquence une déformation de l'élément élastique 15, tandis que la tige 17 recule par rapport au tube 18.Ce recul est détecté par le transducteur 20, lorsque la déformation de l'élément élastique 15 atteint une valeur prédéterminée, laquelle correspond à la force initiale désirée, le transducteur 20 émet un signal de coupure du moteur électrique 2. Pour faire fonctionner le dispositif en sens inverse, un signal est appliqué au moteur électrique pour provoquer sa rotation en sens opposé sur quoi, l'écrou 8, en raison du changement de sa direction de rotation, met en mouvement la vis 9 et le boîtier 14 du dispositif d'accumulation jusqu'à ce que la force de compression produite soit supprimée.La vis 9 poursuit son mouvement de recul, avec le dispositif d'accumulation entier, jusqu'à ce qutil se produise des forces de traction dans le mandrin 16, lequel s'arrête, tandis que la vis 9 déforme l'élément élastique 15,la tige 17 se déplace vers l'avant par rapport au tube 18 et le transducteur 20 émet un signal de coupure du moteur électrique 2. Selon une variante de réalisation de l'invention, le dispositif électromécanique est établi de sorte que l'élément de sortie de organe démultiplicateur 6 est solidaire de l'écrou 8 du dispositif convertisseur de sortie. L'élément élastique 15 du dispositif d'accumulation est disposé entre deux disques de support 24, limités dans ltespace compris entre les deux paliers axiaux 13, au moyen desquels écrou qui est solidaire de l'élément de sortie, est monté dans 11 enveloppe I et le troisième flasque 10. Les disques de support 24 sont serrés entre un épaulement 81 de l'écrou 8 et un écrou d'arrêt 25 vissé sur la partie allongée 82 de l'écrou 8. Le boîtier du dispositif d'accumulation est constitué sensiblement par l'enveloppe 1 du dispositif de serrage électromécanique. l'écrou 8 est en contact avec la tige 17 disposée dans le trou de l'arbre creux 3, et par l'intermédiaire de celle-ci, avec le capteur du transducteur 20. Selon ce mode de réalisation, le transducteur 20 est fixé sur l'élément non rotatif du dispositif d'alimentation en courant 22. La tige 17 est commandée par ressort pour assurer un contact constant entre écrou 8 8 et le transducteur 20. Le fonctionnement de ce mode de réalisation représenté sur la figure 2 est le suivant Lors du serrage, le couple du moteur électrique est transmis à l'organe démultiplicateur planétaire 6. L'écrou 8 tourne et prou osque le déplacement de la vis 9 jusqu'à ce que celle-ci rencontre une résistance. Sur quoi la vis 9 s'arrête, tandis que ltéerou 88qui poursuit sa rotation se déplace axialement le long de la vis 9, provoquant ainsi la déformation de l'organe élastique 15, qui est renfermé dans les limites des aisacls de support 24. La tige 17 qui suit le déplacement axial de l'écrou 8, se déplace conjointement avec le capteur du transducteur 20, et pour une valeur de déplacement correspondant à la force axial désirée, le transducteur 20 émet des signaux de coupure du moteur électrique 2. En fonctionnement inverse du dispositif, c'est-è-dire pour desserrer le mécanisme de commande, le moteur électrique 2 tourne en sens opposé et, par suite du déplacement de la tige 17 et du capteur du transducteur 20 en sens opposé, celui-ci émet un signal analogique de coupure du moteur électrique 2. REVENDICATIONS 1. Dispositif de serrage électromécanique comprenant un moteur électrique à arbre creux, relié en ligne avec un organe démultiplicateur de construction connue et un dispositif convertisseur de sortie destiné à convertir le mouvement rotatif en un déplacement axial suivant deux sens, dispositif constitué, par exemple, d'une vis, d'un écrou et d'un flasque de limitation de rotation, et d'un dispositif d'accumulation actionnable dans les deux sens, relié au dispositif convertisseur de sortie, caractérisé en ce que le dispositif convertisseur de sortie (8,9,10) est relié directement à l'organe démultiplicateur (6), et le dispositif d'accumulation élastique (26) est relié à un transducteur de déplacement (20) qui commande la coupure du moteur électrique (2). 2.Dispositif de serrage électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe démultiplicateur (6) est du type planétaire et son axe de sortie (7) est solidaire de l'écrou (8) du dispositif convertisseur de sortie (8,9,10), et l'écrou (8) et lzaxe (7) sont montés axialement dans l'enveloppe (i) du dispositif. 3. Dispositif de serrage électromécanique selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un tube (18), fixé sur la vis (9) du dispositif convertisseur de sortie (8,9,10), est disposé à l'intérieur de l'arbre creux (3) du moteur électrique (2), l'extrémité évidée de ce tube(18) portant une coupelle (19) qui porte le transducteur de déplacement (20). 4.Dispositif de serrage électromécanique selon les rerendieations 1, 2 et 3, caractérisé en ce que ltextrémité avant de la vis (9) porte le boîtier (14) du dispositif d'accumulation élastique (26) qui comprend en outre un mandrin (16) et un élément élastique (is) enfilé sur celui-ci, le mandrin (16) étant relié, par une tige (17) disposée à l'intérieur du tube (18), à un transducteur de déplacement (20). 5. Dispositif de serrage électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l' axe de sortie (7) de l'organe démultiplicateur (6) et L'écrou (8) du dispositif convertisseur de sortie (8,9,10) sont solidaires l'un de l'autre et l'élément élastique (15) du dispositif d'accumulation (26) est disposé entre deux disques de support (24), renfermés dans les limites de ltespaee compris entre les deux paliers axiaux (13), par lesquels l'écrou (8) est monté dans l'enveloppe (i) et le flasque (îo) du dispositif convertisseur de sortie (8,9,10). 6. Dispositif de serrage électromécanique selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que la tige (17), disposée à l'intérieur de l'arbre creux (3) du moteur électrique (2), est reliée par une de ses extrémités au transducteur de déplacement (20), tandis que son autre extrémité est reliée à l'écrou (8).