Brevet FR2475167A1 — publié le 19810807

La présente invention est relative à un dis- positif d'entraînement en rotation d'une pièce cylindri- que. Elle s'applique en particulier aux machines-outils telles que les tours. On connaît des dispositifs de ce genre dans lesquels le serrage de la pièce à entraîner est obtenu grâce à un manchon dilatable radialement par compression axiale au moyen d'un système vis-écrou. L'invention a pour but de fournir un dispo- sitif d'entraînement comportant des moyens d'actionnement du système vis-écrou simples et bien adaptés à une utili- sation industrielle répétitive à cadence élevée. A cet effet, l'invention a pour objet un dis- positif d'entraînent en rotation d'une pièce cylindrique, du type à manchon dilatable radialement par compression axiale au moyen d'un système vis-écrou, caractérisé en ce que l'un des éléments du système vis- écrou est relié au moteur d'entraînement en rotation de la pièce cylindrique et l'autre à la partie mobile d'un frein. Ainsi, par simple serrage ou desserrage du frein et actionnement du moteur d'entraînement en rotation de la pièce cylindrique, celle-ci peut être serrée par le manchon dilatable ou libérée. Suivant un premier mode de réalisation, le système vis-écrou est constitué d'un écrou unique et d'une vis unique entourant tous deux coaxialement la pièce cylindrique. Dans un autre mode d'exécution, la partie femelle du système vis-écrou est constituée par un anneau coulissant qui comporte une série de trous taraudés paral- lèles à l'axe de la pièce tubulaire et répartis autour de cet axe, la partie mâle de ce système vis-écrou étant constituée par une série de vis coopérant avec ces trous, immobilisées en translation axiale et sur chacune des- quelles est fixé un pignon,.l'ensemble des pignons engrenant avec une couronne dentée solidaire de ladite partie mobile du frein. D'autres caractéristiques et avantages de (l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: la Fig. 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une machine de tronçonnage de tuyaux métalliques équipée d'un dispositif d'entraînement sui- IO vant le premier mode d'exécution de l'invention; la Fig. 2 est une vue schématique prise en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1; les Fig. 3 et 5 sont-des demi-vmes en coupe longitu- dinale, à plus grande échelle que la Fig. 1, d'un dispo- I5 sitif d'entraînement conforme au deuxième mode d'exécu- tion de l'invent.on; la Fig. 4 est une vuepartielle en coupe prise suivant la ligne 4-4 de la Fig. 3. La machine de tronçonnage représentée aux Fig. 1 et 2 comprend un dispositif 1 d'entraînement en rotation d'un tuyau 2 d'axe horizontal X-X interposé en- tre un support 3 et un dispositif de tronçonnage 4. Le support 3 est un bâti muni de deux galets fous 5 d'axes parallèles à l'axe X-X. Le dispositif de tronçonnage 4 peut comporter un outil coupant 6 à déplacement radial ou, en variante, comme représenté en traits mixtes à la Fig.l, un disque-meule 7 à mouvement pendulaire. Le dispositif d'entraînement 1 comprend une broche creuse 8 montée au moyen de paliers 9 de roulement et de butée dans un bâti 10, un pressegarniture 11 muni d'une manchette 12 en élastomère formant mors annulaire, un système vis-écrou 13, et un frein 14. Le presse-garniture 11 est constitué de deux pièces 15,16 clavetées coulissantes dans la broche creuse 8. La pièce 15 la plus proche du dispositif de tronçonnage 4 bute contre un jonc de retenue 17 reçu dans une gorge intérieure de la broche 8.Les pièces 15 et 16 ont en section la foure de deuxL emboîtés télescopiquement l'un dans l'autre et un même'diamètre intérieur D légèrement supérieur au diamètre extérieur du tuyau 2 à serrer. Elles définissent deux épaulements radiaux 18, 19 en regard l'un de l'au- tre délimitant axialement une chambre annulaire de lon- gueur variable, ouverte vers l'axe X-X, dans laquelle est logée la manchette 12. Celle-ci, de section rectangulai- re, a le même diamètre extérieur que la chambre annulaire et, au repos, ne fait pratiquement pas saillie hors de cette chambre. - L'extrémité de la broche 8 opposée au dispo- sitif de tronçonnage 4 présente une denture extérieure I5 20 et un filetage -intérieur 21. La denture 20 engrène avec un pignon 22 calé sur l'arbre de sortie d'un moteur ou d'un groupe moto-réducteur 23 à deux sens de rotation et à deux vitesses, et un manchon 24 extérieurement file- té, formant vis-poussoir, est vissé dans le filetage, 21 et bute contre la pièce 16 du presse-garniture 11. Sur l'extrémité extérieure du manchon 24 est claveté coulissant un disque de freinage 25 qui passe entre deux garnitures ou patins de freinage 26. Un patin 26 est porté par une branche d'un étrier fixe 27 solidai- re d'un bâti 28 et l'autre par le piston d'un vérin 29 prévu dans l'autre branche de cet étrier et alimenté en fluide sous pression par une conduite 30. Plusieurs ensem- bles de freinage 26-29-30 peuvent être répartis autour de l'axe X-X. Le bâti 28 présente une ouverture 31 d'axe X-X dont le diamètre est au moins égal au diamètre inté- rieur du manchon 24, lui-même au moins égal au diamètre D des pièces 15 et 16. Le fonctionnement est le suivant. - Le moteur 23 étantà l'arrêt et le système vis-écrou 13 desserré, un tuyau 2 est mis en place sur les galets de support 5 et introduit à travers l'ouverture 31 du bâti 28 et à travers la broche 8 et le mors tubulaire 12;. Le mors 12 est à l'état libre, et le frein 14 est des- serré. Pour entraîner en rotation le tuyau 2, on serre le frein 14 (26 sur 25), ce qui immobilise en rota- tion le manchon ou vis-poussoir 24, puis le moteur 23 est mis en rotation à petite vitesse de façon que la broche 8 tourne dans le sens f (Fig. 2) qui doit être le sens de rotation du tuyau,2 pour son tronçonnage. Le sens du file- tage 21 est tel qu'il assure le serrage du mors 12 pour ce sens de rotation de la broche. Il s'agit donc d'un file- tage à droite dans le cas illustré à la Fig. 2. I5 - Là vis-poussoir 24 opère alors un mouvement de vissage par rapport à la broche 8 formant écrou. Il en résulte un déplacement en translation de cette vis- poussoir 24 par rapport à la broche 8, dans le sens du rapprochement vers le mors 12 et par conséquent dans le sens du rapprochement des deux pièces 15, 16 du presse- garniture 11. Le mors 12 est ainsi comprimé axialement et, étant en une matière incompressible, il se dilate radia+ lement et vient serrer le tuyau 2,- qui est alors rendu positivement solidaire de la broche 8. Il est à noter. que le déplacement de la vis-poussoir 24 est rendu possible grâce au clavetage coulissant du disque de frein 25, qui reste fixe en translation. Bien entendu,le frein 14 n'est serré qu'un court instant, jusqu'à ce que le tuyau 2 tourne à la même vitesse que la broche 8 et soit serré s'une façon suffi- sante pour son tronçonnage, afin de limiter le déplace- ment de la vis-poussoir 24. Puis le frein est desserré par mise à la décharge du ou des vérins 29, les patins 26 s'écartant dudisque 25, et le moteur 23 passe à grande vitesse sans changer de sens. Après desserrage du frein, la vis-poussoir 24 ne se déplace plus axialement mais con- tinue d'être entraînée en rotation par la broche 8, sans mouvement relatif par rapport à celle-ci, et garde sa position de serrage du mors 12 par l'intermédiaire du presse-garniture 11. Pendant toute l'opération de tronçonnage, le frein reste desserré. Lorsque le tronçonnage est terminé, le moteur 23 est arrêté. Pendant l'arrêt du tuyau 2, la broche 8 et la vis-poussoir 24 n'effectuent aucun mouve- IO ment relatif de rotation l'une par rapport à l'autre, de sorte que le mors 12 reste serré. Pour desserrer le mors 12 et libérer le tuyau 2 qui vient d'être tronçonné, on fait tourner le moteur 23 à petite vitesse en sens inverse, c'est-à-dire, I5 dans cet exemple, dans le sens de la flèche f1 pour la broche 8 (Fig..2). Le tuyau 2 est alors entraîné en rota- tion dans le sens de la flèche f par le mors 12 encore serré. Puis on serre un.bref instant le frein 14, ce qui produit un mouvement relatif de translation axiale de la vis-poussoir 24 par rapport à la broche-écrou 8, car cette vis-poussoir est immobilisée par le disque 25 alors que la broche 8 est entraînée en rotation dans le sens de la flèche f1. La vispoussoir 24 se dévisse à l'intérieur de. la broche-écrou 8 et permet aupresse-garniture 11 de relâcher le mors annulaire élastique 12, lequel repousse la pièce 16 par son élasticité et revient à sa forme initiale en libérant le tuyau 2. Après cette libération du tuyau 2, on arrête le moteur 23 et on évacue le tuyau tronçonné 2, ou bien on le fait avancer en vue d'un deu- xième tronçonnage dans le cas d'un découpage de rondelles tubulaires. En variante, ledisque 25 pourrait être fixé au manchon 24 et l'étrier 27 coulisser axialement sur le bâti 28. De plus, d'autres types de frein pourraient être utilisés à la place du frein-à disque 14. Le dispositif 1 d'entraînement en rotation est util:isable pour t oute une gamme de différents dia- mètres de tuyaux 2 à tronçonher. Si l'on veut changer de diamètre de tuyau,par exemple serrer et entraîner un tuyau 2 de plus petit diamètre, il n'y a que trois pièces à changer: le mors annulaire élastique 12 et les. deux pièces -16 du presse-garniture 11. La reconversion est donc simple et facile, dans la limite définie par le diamètre du manchon 24 et de l'ouverture 31 du bâti 28. a Io On retrouve dans le dispositif 1 des Fig.3 et 4 les parties essentielles du dispositif 1, qui seront désignées par les mêmes références suivies de l'indice a: dans la broche creuse 8a, qui tourne dans le bâti lîc sont clavetées coulissantes les deux pièces 15a, 16a du I5 pressé-garniture ila, la pièce 15a étant,en butée comme un jonc 17 a. La manchette 12a est retenue entre ces deux pièces 15a et 16a. Le dispositif 1a diffère du dispositif 1 par les points suivantsrelatifsau système vis-écrou 13a* L'élément de poussée du presse- garniture est un anneau 32 qui coulisse dans la broche 8 et présente dans sa tranche d'extrémité extérieure une série de trous taraudés 33 d'axes Y- Y parallèles à l'axe X-X et répartis sur sa périphérie. Dans chacun de ces trous est engagée une vis 34 munie d'une collerette 35. Cette dernière est maintenue à rotation mais fixe en translation axiale en- a tre la face d'extrémité de la broche 8 et une gorge 36 d'une bague de maintien 37 fixée à la'broche par des vis (non représentées). Le prolongement de chaque vis 34 tra- verse un perçage de la bague 37,et un pignon 38 est calé sur son extrémité. - Tous les pignons 38 engrènent avec une cou- ronne dentée 39 prévue sur la périphérie intérieure d'un disque de freinage 25a qui fait partie du frein 14 a, qui est constitué de la même façon que le frein 14 de la Fig. 1. Le disque 25a présente une protubérance annulaire ou moyeu 40 qui est guidé à coulissement par une portée de centrage 41 solidaire du bâti 28a du frein. Des tétons axiaux 42 chargés par un ressort et répartis sur la périphérie de la bague 37 portent à leur extrémité libre une garniture de friction qui s'ap- plique sur le disque 25a. Le fonctionnement du dispositif 1a, analogue dans l'ensemble à celui du dispositif 1, est le suivant. Io Lorsque le tuyau 2 à tronçonner doit être a a serré par le mors 12, le disque de frein 25 est serré par les garnitures de friction 26a et la broche 8a est entraîne en rotation à petite vitesse. Le serrage du disque 25 provoque son immobilisation, alors que les vis a 34, solidaires en rotation de la broche 8 par l'intermé- diaire de la bague 37, sont entraînées autour de l'axe X-X. Il en résulte que les têtes de vis 38 en forme de pignons roulent sur la couronne dentée interne 39 du dis- a que 25 immobilisé. Ceci entraîne le dévissage des vis 34 dans leurs. trous taraudés 33 et par conséquent le déplace- ment axial de l'anneau 32, qui pousse la pièce 16a du presse-garniture 11a vers le mors 12 pour comprimer axia- lement celui-ci. Il y,a donc serrage du tuyau 2, comme précédemment. Lorsque le tuyau 2 tourne à la même vitesse que la broche 8a avec le degré de serrage désiré, on des- serre le frein 14 a; le disque de frein 25,n'étant plus bloqué, est entraîné par les pignons 38 et se met à tour- ner autour de l'axe X-X à la même vitesse. Les vis 34 ne tournent plus autour de leurs axes propres Y-Yde sorte que l'anneau 32 et la pièce 16a du presse-garniture ne se déplacent plus axialement. A titre d'exemple, avec un filetage à droite des vis 34, les mouvements de rotation s'effectuent pen- dant le serrage suivant les flèches g, h de la Fig. 4. Pour le desserrage du tuyau 2 tronçonné, on arrête d'abord la rotation de la broche 8a en arrêtant le moteur. Puis on fait tourner le moteur en sens inverse à petite vitesse, et donc la broche 8a dans le sens gl inverse du sens précédent g, et l'on serre le frein 14a pendant le temps nécessaire à la désolidarisation complè- te du tuyau 2 et du mors 12. Le disque 25a étant immobi- lisé alors que la broche 8a, l'anneau 32 et les vis 34 tournent autour de l'axe X-X dans le sens g, les têtes de vis 38 roulent sur la couronne dentée. 39 dans le sens IO h inverse du sens' h. Ces vis 34, immobilisées en trans- lation par leur collerette 35, se vissent alors dans les trous taraudés 33 de l'anneau 32, ce qui provoque le dé- placement axial de ce dernier dans le sens de l'éloigne- ment du mors 12a. Le mors 12a est ainsi décomprimé et I5 libéré axialement et revient à sa forme initiale. Lorsque le tuyau 2 est libéré, on arrête le moteur et par consé- quent la broche 8a, et le tuyau 2 peut être retiré et évacué, ou bien avancé.pour un nouveau tronçonnage. Les tétons frottants 42 servent, après des- a.a serrage du frein 14a, à décoller le disque 25 du patin fixe 26 pour éviter toute friction nuisible à cet em- placement, et également à assurer une légère friction en- tre le disque 25a et la bague tournante 37 afin d'éviter tout desserrage intempestif du tuyau 2 pendant le fonc- tionnement de la machine du fait des inerties. On a illustré à la Fig. 3 les pièces de serrage 15a, 16a, 12 pour un tuyau 2 de petit diamètre. La Fig. 5 montre le même dispositif mais muni de pièces de serrage 15b, 16b, 12b pour un tuyau 2a de plus grand diamètre. On voit que, comme dans l'exemple des Fig. 1 et 2, seules ces trois pièces sont à changer pour adap- ter le dispositif à des tuyaux de différents diamètres. Si l'on comparez les dispositifs 1 et la, l'avantage du dispositif 1 réside dans sa simplicité; mais, en revanche, du fait de l'importance du frottement au contact de la vis 24 et de l'écrou 8, due au grand dia- mètre du filetage 21, on maîtrise difficilement la force de serrage exbrcée sur lamanchette 12. Aussi le dispositif 1 de la Fig.1 n'est-il pleinement satisfaisant que pour de petites machines traitant des pièces tubulaires ou cylin- driques de petit diamètre, o le couple de frottement est faible par rapport au couple de serrage. Pour les grands diamètres, pour les raisons qui viennent d'être indiquées, il est préférable d'utili- ser le dispositif 1 a, dans lequel on a remplacé la grande vis unique 24 par une série de vis 34 de faible diamètre. Pour un effort de serrage réel donné, le couple de frotte- ment est très sensiblement diminué, car il est proportion- nel au diamètre des vis 34 (ou de la vis 24 dans le premier mode d'exécution). Le couple-de frottement devient alors faible par rapport au couple de serrage, et l'on maîtrise très bien la valeur du serrage. - REVENDICATIONS - 1.- Dispositif d'entraînement en rotation d'une-pièce cylindrique, du type à manchon dilatable radialement par compression axiale au moyen d'un système vis-écrou, caractérisé en ce que l'un (8; 32) des élé- ments du système vis-écrou (13; 13a) est relié au moteur (23) d'entraînement en rotation de la pièce cylindrique a a) (2; 2a) et l'autre (24; 34) à la partie mobile (25; 25a) d'un frein (14; 14). 2.- Dispositif suivant la revendication 1, IO caractérisé en ce que ladite partie mobile (25; 25a) est un disque solidaire en rotation de l'élément associé (24; 34) du système vis-écrou (13; 13) et disposé entre deux patins de freinage (26; 26a) immobiles en rotation. 3.- Dispositif suivant la revendication 2, I5 caractérisé en ce que les patins (26) sont portés par un étrier fixe (27), le disque (25) étant claveté coulissant sur l'élément associe (24) du système vis-écrou (13). 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le système vis-écrou (13) est constitué d'un écrou unique (8) et d'une vis unique (24) entourant tous deux coaxialement la pièce cylindrique (2). 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie femelle du système vis-écrou (13a) est constituée par un anneau coulissant (32) qui comporte une série de trous ta- raudés (33) parallèles à l'axe (X-X) de la pièce tubulai- re (2; 2a) et répartis autour de cet axe, la partie mâle de ce système vis-écrou étant constituée-par une série de vis (34) coopérant avec ces trous (33), immobilisées en translation axiale et sur chacune desquelles est fixé un pignon (38), l'ensemble des pignons engrenant avec une couronne dentée (39) solidaire de ladite partie mobile (25a) du frein (14a). 6.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que des éléments de friction (42) por- tés parune pièce (37) solidaire en rotation de l'anneau (32) sont sollicités élastiquement contre ladite partie mobile (25a) du frein (14a). 7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément axialement mobile (24; 32) du système vis-écrou (13; 13a) agit sur le manchon dilatable (12a) par l'intermédiaire IO d'un organe (16; 16a) claveté coulissant par rapport à. l'autre élément (8) du système visécrou ou à une pièce (8a) solidaire en rotation de cet autre élé- ment (34a). 8.- Dispositif suivant l'une quelconque des I5 revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le manchon a dilatable (12a) est une manchette en élastomère. 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moteur (23) est un moteur à deux sens de rotation. 10.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moteur (23) est à deux vitesses.