Brevet FR2490977A1 — publié le 19820402

La présente invention concerne un ensemble porte- taraud. Il est déjà connu, par exemple du fait des brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 3 171 145 et n0 3 214 773 aux noms de M.L. Benjamin et autres, de claveter axialement de manière coulissante un porte-taraud dans un corps de fa- çon qu'ils puissent effectuer élastiquement un mouvement axial relatif pendant qu'un couple est transmis du corps au porte-taraud. Des agencements de clavetage, tels que ceux décrits dans ces brevets, lorsqu'ils sont soumis à des charges de couple élevées, entraînent soit un frotte- ment de coulissement important entre les clavettes et les rainures de clavette, soit un contact à friction engen- drant un frottement élevé du côté de la queue du porte- taraud avec l'alésage de guidage de la douille du corps. Pour diminuer la résistance de frottement qui s'oppose au mouvement axial relatif d'un porte-taraud par rapport à un corps, on a déjà proposé, par exemple comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 091 473 au nom de Bilz, d'utiliser des billes de trans- mission de couple montées dans des rainures s'étendant axialement du porte-taraud et du corps. Cependant, dans une telle constructions, le mouvement axial relatif du porte-taraud et du corps peut entraîner l'enrayage des billes et une variation, même minime, de l'espacement an- gulaire des rainures peut avoir pour résultat la réalisa- tion d'une condition dans laquelle la totalité de la char- ge de couple est imposée à une unique bille avec un dépla- cement qui en découle de la queue du porte-taraud en contact à friction engendrant un frottement important a- vec l'alésage du corps pendant le mouvement axial rela- tif du porte-outil et du corps. Au contraire des dispositifs ci-dessus décrits, l'ensemble de portetaraud et de corps de la présente invention comporte des moyens de clavetage qui assurent un mouvement axial relatif à faible frottement d'un porte- 245v977 taraud et d'un corps avec une charge de couple régulière- ment répartie entre les clavettes, les clavettes ayant un contact roulant sans enrayage avec des faces parallèles s'étendant axialement de rainures complémentaires formées dans la queue du porte-taraud et dans des blocs d'entrai- nement qui s'étendent à travers des fentes formées dans la douille du corps et qui sont positionnés par un organe de retenue monté avec un ajustement libre sur la douille pour retenir les blocs d'entraînement du porte-taraud coaxialement à l'intérieur de la douille du corps sans déplacement latéral du porte-taraud en contact à friction avec l'alésage de la douille du corps. Le porte-taraud et le corps ont, en outre, entre eux un accouplement simple et nouveau à deux ressorts agencé de telle sorte que les deux ressorts s'opposent élastiquement au mouvement axial relatif dans un sens mais qu'unt seul ressort s'oppose é- lastiquement au mouvement relatif dans le sens opposé. D'autres caractéristiques de l'invention apparaî- tront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel: La figure 1 est une vue en élévation latérale qui représente un ensemble de porte-taraud selon la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe, à plus grande é- chelle, prise approximativement suivant la ligne 2-2 de la figure 1; et Les figures 3, 4 et 5 sont des vues en coupe prises approximativement suivant les lignes 3-3, 4-4 et 5-5 de la figure 2. Comme représenté sur la figure 1, l'ensemble 1 de porte-taraud comprend un corps 2 qui comporte, à une extrémité, une queue 3 destinée à être montée, par exem- ple, dans la broche de taraudage d'une machine-outil et, à son autre extrémité, une douille 4 destinée à recevoir la queue 5 d'un porte-taraud 6 qui peut être, par exemple, un entraîneur à compensation, tel que celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 2 778 648 aux noms de M.L. Benjamin et autres et qui comprend un mandrain à pince 7 ou analogue pour serrer un taraud T ou outil analogue ayant son axe coaxial avec la queue 5. Les dia- mètres de la queue 5 et de l'alésage de la douille 4 sont usinés avec des tolérances serrées de sorte que, par exemple, la différence maximale entre les diamètres est de 0,050 mm et la différence minimale est de 0,025 mm. Pour réaliser un accouplement à ressorts axialement élastique entre le porte-taraud 6 et le corps 2, la queue comporte un prolongement 8 à diamètres étagés qui pénè- tre dans un manchon 9 qui est retenu dans le corps par des vis d'arrêt 10 et qui forme une collerette 11 en appui contre une rondelle 12, la rondelle 12 étant en appui con- tre un épaulement 14 du prolongement 8. Une rondelle 15 retenue sur la petite extrémité du prolongement 8 par une bague élastique 16 est en appui contre un épaulement 17 du corps 2. Un ressort hélicoïdal 18 est comprimé entre les rondelles 12 et 15 et un second ressort hélicoïdal 19, coaxial avec le ressort hélicoïdal 18, est comprimé en- tre la rondelle 15 et un épaulement 20 du prolongement 8. Comme il apparatt à l'évidence, lorsque la queue 5 est déplacée axialement vers la droite par rapport au corps 2, seul le ressort 18 est comprimé pour s'opposer élastique- ment à un tel mouvement axial relatif et, lorsque la queue est déplacée axialement vers la gauche par rapport au corps 2, les deux ressorts 18 et 19 sont-comprimés pour s'opposer élastiquement au mouvement axial de la ron- delle 12 et de l'épaulement 20 vers la rondelle 15, cette dernière rondelle étant immobilisée par son appui contre l'épaulement 17 du corps 2. Pour claveter la queue 5 de façon à la rendre so- lidaire en rotation de la douille 4,la queue 5 est munie de trois rainures 21 en V faisant un angle au sommet de 900, régulièrement espacées,qui s'étendent dans la direc- tion axiale de la queue 5. La douille 4 comporte trois 24SV977 fentes 22 s'étendant axialement qui la traversent radia- lement et dans lesquelles des blocs d'entraînement 23 sont adaptés avec un léger jeu circonférentiel, chaque bloc d'entraînement étant muni d'une rainure interne 24 en V en faisant un angle au sommet de 900, s'étendant axialement, les rainures en V 24 des blocs d'entraînement 23 délimitant avec les rainures en V respectives 21 de la queue 5 des ouvertures à section transversale carrée dont chacune forme deux paires de faces parallèles per- pendiculaires entre elles. Les sommets des rainures 21 et 24 sont situés dans des plans radiaux qui passent par l'axe de la queue 5. Dans chacune de ces ouvertures à section transversale carrée est disposée une paire de galets cylindriques 25, 26 perpendiculaires l'un à l'autre dont les faces d'extrémité sont légèrement espacées des faces des rainures 21 et 24 adjacentes et dont les surfaces cylindriques sont en appui de roulement contre les paires respectives de faces parallèles de cette ouverture carrée. Lorsque la charge de couple est orientée dans la direction indiquée par la flèche sur la figure 3, au cours d'une opération de taraudage, chacun des galets 25 est serré entre une paire de faces parallèles d'une rainure 21 de la queue et de la rainure 24 du bloc d'entraînement correspondant et le mouvement axial relatif du porte-taraud 6 et du corps 2 à l'encontre de la force du ressort 18 pro- voque le roulement des galets 25 le long des rainures 21 et 24 avec une résistance de frottement minimale. Lorsque la charge de couple est orientée dans le sens opposé, com- me ceci est le cas pendant le dévissage du taraud T de la pièce et comme indiqué par la flèche sur la figure 4, cha- cun des galets 26 de l'autre groupe a sa surface cylindri- que en appui de roulement contre l'autre paire de faces pa- rallèles d'une rainure 21 de la queue et de la rainure 24 du bloc d'entraînement correspondant, comme représenté sur la figure 4, pour permettre un mouvement axial à faible résistance du porte-taraud 6 par rapport au corps 2. Après que la position de la figure 2 ait été atteinte, la com- pression des deux ressorts 18 et 19 s'oppose élastiquement à la poursuite du mouvement axial. Pour retenir de manière précise la queue 5 à l'encontre d'un mouvement transversal qui la mettrait en contact à friction avec l'alésage de la douille 4, un manchon 27 de retenue des blocs d'entratnement (retenu par une bague élastique 28) est adapté librement avec un jeu de l'ordre de quelques centièmes à quelques dixièmes de millimètres autour de la douille 4, le manchon étant en appui contre les surfaces radialement extérieures des blocs d'entraînement 23 pour retenir les blocs d'entraî- nement 23, les clavettes 25, 26 et la queue 5 dans une disposition relative coaxiale de manière à assurer une répartition régulière de la charge de couple malgré les petites erreurs d'espacement des rainures 21 et des fen- tes 22. Comme précédemment mentionné, les blocs d'entraî- nement 23 ont un léger jeu circonférentiel avec les tentes 22 respectives de la douille et, à titre d'exemple, les largeurs des blocs d'entraînement 23 et les fentes 22 peuvent être usinées avec des tolérances telles que l'é- cart minimal entre ces largeurs soit de 0,10 mm environ et l'écart maximal soit de 0,25 mm environ. Comme il est bien connu dans la technique, l'a- vance de la broche de taraudage à laquelle la queue 3 du corps 2 est fixée est, en général, inférieure au pas du taraud T et par conséquent, lorsque le taraud T est en train de tarauder un trou dans une pièce, le porte-taraud 6 avance vers la droite par rapport au corps 2, si l'on considère les figures 1 et 2, pour comprimer le ressort extérieur 18 tandis que la charge de couple est appliquée aux galets 25 dont chacun est en appui de roulement contre une paire de faces des rainures 21 et 24 respectives de la queue et d'un bloc d'entraînement correspondant. D'au- tre part, lorsque le taraud est dévissé de la pièce, le 6 2490977 porte-taraud 6 se rétracte plus rapidement que le corps 2 et, par conséquent, après que le porte-taraud 6 et le corps 2 aient atteint la position de la figure 2, les deux ressorts 18 et 19 sont comprimés pour s'opposer élastiquement au mouvement axial dans cette direction tandis que la charge de couple est supportée par les galets 26 qui sont en appui de roulement contre les au- tres paires de faces parallèles des rainures 21 et 24 de la queue et des blocs d'entraînement. Du fait des contacts linéaires des galets 25, 26 avec les rainures 21 et 24, le porte-outil de la pré- sente invention est capable de fonctionner sous des char- ges de couple élevées et avec une force de retenue axia- le prédéterminée fixée par les ressorts 18 et 19. 7 249C977 REVENDICATIONS 1) Ensemble porte-taraud caractérisé en ce qu'il comporte: un corps (2) ayant une douille tubulaire (4) qui comporte au moins trois fentes (22) s'étendant axiale- ment, régulièrement espacées, traversant sa paroi, un porte-taraud (6) ayant une queue (5) qui s'étend coaxia- lement dans la douille, des moyens de clavetage (21-26) qui solidarisent le corps et le porte-taraud à l'encontre d'une rotation relative tout en permettant leur mouvement axial relatif; ces moyens de clavetage comprenant au moins trois rainures en V (21) s'étendant axialement, régulière- ment espacées, formées dans la queue, des blocs d'entratne- ment (23) disposés dans les fentes respectives (22) ayant des rainures en V (24) s'étendant axialement, formées dans leur face radialement intérieure formant chacune deux pai- resde faces parallèles perpendiculaires entre elles avec une rainure en V respective de la queue, et des clavettes (25, 26) à section transversale circulaire disposées dans ces rainures en V en appui de roulement contre une paire ou l'autre desdites faces, selon le sens d'une charge de couple appliquée aux clavettes pendant le mouvement axial relatif du corps et du porte-taraud, et un manchon de re- tenue (27) monté avec un ajustage à jeu sur la douille et en appui de retenue contre les faces radialement exté- rieures des blocs pour retenir les blocs et les clavettes dans une disposition coaxiale avec la queue. 2) Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sommets de chacune des rainures en V (21) de la queue et de la rainure en V (24) du bloc d'entraînement correspondant sont situés dans un plan radial qui passe par l'axe de la queue. 3) Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les clavettes sont constituées par des paires de ga- lets cylindriques (25, 26) perpendiculaires l'un à l'autre dont les surfaces cylindriques sont en appui contre les pai- res de faces respectives d'une rainure (s1) de la queue et 249^977 de la rainure (24) du bloc d'entraînement correspondant. 4) Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les blocs d'entraînement (23) ont une largeur légèrement inférieure à la largeur desdites fentes (22) pour éviter la nécessité d'un espacement angulaire exact desdites fentes et des rainures de la queue. ) Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens élastiques (18, 19) relient entre eux le corps (2) et le porte-taraud (6) d'une manière per- mettant leur mouvement axial relatif. 6) Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens élastiques comprennent deux ressorts (18, 19) montés entre le corps (2) et le porte-taraud (6) et agencés de façon à retenir élastiquement le corps et le porte-taraud dans une position axiale prédéterminée, les deux ressorts s'opposant élastiquement à un mouvement axial relatif du corps et du porte-taraud dans un sens à partir de ladite position axiale mais un seul de ces res- sorts s'opposant élastiquement à un mouvement axial rela- -20 tif du corps et du porte-taraud dans l'autre sens à par- tir d'une telle position axiale. 7) Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la queue (5) est montée avec un ajustage coulis- sant dans la douille (4) mais est empêchée d'avoir un con- tact coulissant sous une forte pression avec la douille pendant le mouvement axial relatif du corps et du porte- taraud par une transmission uniforme du couple par l'in- termédiaire des moyens de clavetage. 8) Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sommets des rainures en V (21, 24) de la queue (5) et des blocs d'entralnement (23) sont situés dans des plans radiaux qui passent par l'axe de la queue (5) et en ce que les clavettes comprennent des paires de galets cy- lindriques (25, 26) perpendiculaires l'un à l'autre dont le diamètre est égal à l'espacement entre les faces des paires de faces respectives de chaque paire de rainures 2490Z977 de la queue et des blocs d'entraînement et dont la lon- gueur axiale est légèrement inférieure à l'espacement entre lesdites faces de façon à ne pas entraver l'appui de roulement des galets, comme indiqué. 9) Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la queue (5) comporte un prolongement (8) à diamètres étagés; en ce qu'un manchon (9) est fixé dans le corps (2) pour délimiter avec lui des premier et se- cond épaulements (17, 11) alignés avec des premier et second épaulements respectifs (16, 14) du prolongement, des première et seconde rondelles (15, 12) montées axia- lement mobiles sur le prolongement, un premier ressort hélicoïdal (18) comprimé entre les rondelles pour retenir élastiquement les rondelles entre premiers et seconds é- paulements respectifs; un second ressort hélicoïdal (19) comprimé coaxialement à l'intérieur du premier ressort hélicoïdal entre la première rondelle (15) et un troisiè- me épaulement (20) du prolongement de telle sorte que le mouvement axial de la queue dans un sens rencontre uni- quement l'opposition élastique d'une compression supplé- mentaire du premier ressort (18) par le déplacement de la première rondelle (15) provoqué par le déplacement du premier épaulement (16) du prolongement (8) en direction de la seconde rondelle (12) tandis que le mouvement axial de la queue dans le sens opposé rencontre l'opposition élastique d'une compression supplémentaire des premier et second ressorts par le déplacement de la seconde ron- delle (12) provoqué par le déplacement du second épaule- ment (14) du prolongement et du troisième épaulement (20) en direction de la première rondelle.