Brevet FR2501088A1 — publié le 19820910

L'invention a pour objet un dispositif comprenant une broche creuse et un mandrin combinés que l'on peut utiliser sur diverses inachines--outils, par exemple comme poupée fixe sur un tour. Plus généralement, l'invention peut être employée dans toutes les circonstances où on a besoin de serrer pour l'entrainer en rotation une pièce ou une barre dont la longueur dépasse celle du mandrin. On connaît déjà, notamment sur les tours parallèles à charioter ou sur les tours à décolleter les barres, des broches creuses qui sont associées à un mandrin ou à des moyens de serrage de la barre. Mais, dans tous les cas connus, la broche et le mandrin sont placés côte à cote en sens longitudinal ; autrement dit, l'encombrement de l'ensemble en sens axial est la somme de l'encombrement de chacune des deux pièces. Le but principal de l'invention est d'apporter une broche et un mandrin combinés de telle façon que l'encombrement de l'ensemble en sens axial est pratiquement le même que celui de l'une ou de l'autre de ces pièces considérées seules. Pour atteindre ce but, l'invention fait appel à des dispositions constructives qui assurent que la broche est parfaitement centrée et guidée en rotation dans un corps rigide et que le mandrin est lui-même parfaitement guidé coaxialement à la broche. Selon l'invention, à l'intérieur d'un corps fixe et rigide ayant une ouverture centrale, est monté coaxialement à cette ouverture à l'aide de roulements à billes un organe rotatif présentant une chambre cylindrique intérieure concentrique à l'ouverture centrale et réduite dans sa zone médiane à un volume annulaire s'étendant radialement ; un piston de vérin comprenant un fourreau cylindrique prolongé radialement dans sa partie médiane par un anneau est monté coulissant dans cette chambre et dans ce volume annulaire. L'anneau a en sens longitudinal une dimension inférieure à celle du volume annulaire ; des ressorts placés dans ce volume repoussent l'anneau dans une direction et un canal d'alimentation en fluide sous pression est ménagé à travers le corps fixe et l'organe rotatif jusqu'au volume annulaire pour que le fluide sous pression pousse le piston contre l'effet des ressorts. A sa partie extrême située dans le sens d'action des ressorts, le fourreau du piston présente une surface intérieure tronconique évasée vers l'extérieur. Une douille à fentes longitudinales ayant une partie extrême pourvue d'une surface extérieure tronconique complémentaire est montée concentriquement dans le fourreau du piston et immobilisée en translation contre la poussée des ressorts agissant sur le piston. Entre le corps fixe et l'organe rotatif, le canal d'alimentation en flue sous pression est associé à un joint qui assure l'étanchéité vis à vis de l'extérieur au moins pendant l'arrêt de l'organe rotatif. Dans un mode de réalisation de l'invention, le canal d'alimentation est percé radialement dans le corps fixe jusqu'à sa surface intérieure et il aboutit à une gorge annulaire dans laquelle est logé un joint annulaire souple ayant une face intérieure cylindrique ; au moins un trou radial est percé à travers ce joint et l'organe rotatif présente dans sa surface extérieure une gorge annulaire plus petite que la gorge contenant le joint annulaire et à partir de laquelle le canal d'alimentation s'étend radialement jusqu'au volume annulaire. De préférence, l'organe rotatif est composé de deux parties au moins assemblées limitant entre elles le volume annulaire et la chambre centrale ; l'une de ces parties s'étend en dehors du corps et elle porte hors de celui-ci une poulie d'entraînement en rotation de l'organe rotatif. On donnera maintenant, sans intention limitative, une description d'un exemple de réalisation de l'invention. On se reportera à la figure unique annexée qui est une vue en coupe par un plan passant par l'axe d'une broche et d'un mandrin combinés selon l'invention. Un corps fixe et rigide 1 présente une ouverture centrale 2 et une base 3 qui est adaptée au support sur lequel le corps 1 doit être monté ; l'invention n'impose rien au sujet de ce mode de montage ; par exemple, le corps 1 peut constituer une poupée fixe ou une poupée mobile sur un tour ou sur une machine analogue. Par l'intermédiaire de roulements à billes 4, ou d'éléments équivalents, un organe rotatif 5 est monté libre en rotation coaxialement à l'ouverture centrale 2. Pour des raisons de facilité d'usinage et de montage, l'organe rotatif 5 est réalisé en deux parties 5A, 5B assemblées l'une à l'autre par un jeu de vis (non représentées); ces parties 5A, 5B ont chacune une configuration choisie pour qu'elles limitent après leur assemblage une chambre cylindrique intérieure 6, concentrique à l'ouverture centrale 2. De préférence dans sa zone médiane la chambre 6 est réduite à un volume annulaire 7 s'étendant en sens radial et de longueur beaucoup plus faible en sens axial. La chambre 6 et le volume annulaire 7 contiennent un piston coulissant 8 ayant une configuration correspondante; dans le présent exemple le piston 8 comprend un fourreau cylindrique 8A monté dans la chambre 6 et un anneau 8B qui s'étend dans le volume annulaire 7, à partir de la zone médiane du fourreau 8A. La dimension en sens longitudinal, ou épaisseur, de l'anneau8B est inférieure à celle du volume annulaire 7. Sur l'un des côtés de l'anneau 8B, entre celuici et la partie 5A, sont placés dans le volume 7 des ressorts 9, par exemple des rondelles élastiques, qui repoussent le piston 8 dans une direction, vers la droite quand on regarde la figure. Sur le côté opposé de l'anneau 8B, un canal 10 d'alimentation en fluide sous pression est percé à travers le corps 1 et à travers l'organe rotatif 5 pour s'ouvrir dans le volume annulaire 7.De préférence, une faible réduction d'épaisseur de l'anneau8Bménage un volume résiduel 11 de fin de course dans lequel débouche le canal 10. L'envoi de fluide sous pression dans le canal 10 a pour effet de faire reculer le piston 8 contre l'action des ressorts 9. A sa partie extrême située dans le sens de cette action des ressorts 9 le fourreau 8R a une surface intérieure tronconique 12 s'évasant vers l'extrémité. Une douille 13 à fentes longitudinales 14, ayant une surface extérieure tronconique 15 complémentaire à la surface tronconique 12 du fourreau 8A est ajustée dans ce dernier. Une bague 16 est fixée par des vis (non représentées) à la face extrême de la partie 5B de l'organe rotatif 5. Cette bague 16 sert de butée s'opposant au mouvement en sens longitudinal de la douille 13 quand celle-ci est poussée par le piston 8, lui-même poussé par les ressorts 9. La douille 5 a un diamètre intérieur qui est le diamètre maximum de passage à travers la broche et de serrage du mandrin. Pour l'entraînement en rotation, la partie SA est prolongée en dehors du corps fixe 1 par un manchon creux 17 sur lequel est calé en rotation une poulie 18, sur le côté du dispositif opposé à celui où se trouve la douille 13 et la butée d'arrêt 16. Les dimensions relatives du piston 8 et de la douille 13 sont choisies pour que, quand le piston est poussé par les ressorts 9, il comprime la douille 13 contre la butée 16 et provoque le serrage de cette douille sur une pièce ou une barre P, représentée en trait mixte, qui y a été introduite pendant que le piston 8 était repoussé par le fluide sous pression envoyé par le canal 10. La douille 13 est d'un type connu en soi , disponible dans le commerce ; on peut utiliser par exemple la douille ou pince de serrage que l'on trouve sous la marque Rubberflex dont la particularité est que les fentes longitudinales 14 sont remplies de caoutchouc, ce qui lui donne une plus grande souplesse et une plus grande amplitude de serrage. Toutefois, un autre genre de pince à griffes de serrage pourrait être adopté si on le désire. Le canal d'alimentation 10 comprend une partie 10A forée dans le corps fixe 1let une partie lOB forée dans l'organe rotatif 5. La communication entre ces deux parties est assurée gracie à une gorge annulaire creusée dans la surface extérieure cylindrique du corps rotatif 5, en regard de la partie 10A, gorge à partir de laquelle part la partie 10B. Un moyen quelconque approprié, de type connu, capable d'assurer le passage du fluide avec l'étanchéité eouhaitable vis à vis de l'extérieur pendant l'arrêt du dispositif de l'invention, est disposé entre les deux parties 10A, lOB du canal 10. Toutefois, l'invention apporte aussi une solution nouvelle à cette obligation technique. La partie 10A du canal 10 est forée radialement dans le corps fixe 1 et elle aboutit à une gorge annulaire 18 creusée dans la face intérieure de ce corps 1. Dans cette gorge 18 est ajusté un joint annulaire 19, en matière souple, dans lequel est ménagé au moins un trou radial 20. Ce joint 19 a un profil rectangulaire en section droite et une face intérieure cylindrique 19A qui entoure la surface extérieure cylindrique de l'organe rotatif 5. La gorge annulaire 21 à partir de laquelle part le canal 10B se trouve en face du joint 19, mais cette gorge annulaire 21 est moins large, en sens axial, que ce joint 19.La broche et le mandrin combinés étant à l'arrêt,quand un fluide sous pression, de préférence de l'air comprimé, est envoyé dans le cana 10A, cet air applique le joint 19 contre la surface extérieure de l'organe rotatif 5, emprunte le trou 20 et parvient dans le volume 11. Sous l'effet de la pression, le piston 8 est poussee ; il recule en comprimant les ressorts 9. Dans cet état, le fourreau 8A n'agit plus sur la douille 13 ; celle-ci se détend. On peut alors introduire la pièce P dans la broche et le mandrin combinés. Quand on supprime l'envoi de l'air comprimé par le canal 10, les ressorts 5 repoussent le piston 8, et le fourreau 8A comprime à nouveau la douille 14 qui se serre sur la pièce P.De même, le joint 19 se détend et n'est plus appliqué contre l'organe rotatif 5 ; celui-ci peut donc être entrainé en rotation sans frottement. Des joints toniques d'étanchéité sont placés sur le piston 8 ou dans la chambre 6 pour assurer l'étanchéité, de la façon habituelle connue. On peut apporter plusieurs variantes équivalentes à la réalisation décrite ci-dessus. Par exemple, pour interposer des ressorts entre l'organe rotatif 5 et le piston 8, au lieu de placer des ressorts 9 dans le volume 7, il serait possible de les mettre entre le fourreau 8A et le manchon 17. De même, la poulie 18 pourrait être calée en rotation avec l'organe rotatif 5 d'une manière différente donnant le même résultat ; il est suffisant que cette poulie soit accessible de l'extérieur du corps 1 et il n'est pas nécessaire qu'elle soit totalement en dehors du corps 1. Le piston 8 pourrait avoir une configuration différente ne présentant pas d'anneau 8B. La disposition décrite ici est préférable parce que le fourreau 8A est assez long pour permettre un bon guidage de ses déplacements et l'anneau 8B offre une surface importante exposée à la pression avec une faible dimension en sens axial. On arrive ainsi à un ensemble qui a en sens axial une dimension extrêmement réduite. REVENDICATIONS 1. Dispositif à broche creuse et à mandrin combinés, comprenant un corps fixe (1) à ouverture centrale (2) et à base (3) de montage, caractérisé en ce qu'il comprend un organe rotatif (5) monté dans l'ouverture centrale (2) et présentant au moins une chambre cylindrique intérieure (6) concentrique à cette ouverture (2), un piston (8) monté coulissant avec jeu en sens axial dans la chambre (6), des ressorts (9) interposés entre l'organe rotatif (5) et le piston (8) repoussant ce dernier en sens axial, la partie extrême du piston (8) dans le sens de poussée des ressorts (9) ayant une surface intérieure tronconique (12) évasée vers l'extérieur, et une douille (13) du type à fentes longitudinales de serrage ayant une surface extérieure tronconique correspondante (15) étant montée dans le piston (8), tandis qu'une butée (16) immobilise cette douille (13) dans le sens de la poussée des ressorts (9), un canal (10) d'alimentation en fluide sous pression étant percé à travers le corps (1) et l'organe rotatif (5) pour alimenter la chambre (6) en fluide repoussant le piston (8) contre l'effet des ressorts (9), l'organe rotatif (17) étant accouplé à une poulie (18) accessible de l'extérieur du corps (1). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le canal (10) comprend une partie (10A) percée radialement dans le corps fixe (1) et une partie (lOB) percée radialement dans l'organe rotatif (5) à partir d'une gorge annulaire (21) creusée dans la surface extérieure cylindrique de cet organe (5), en regard de la partie (10A) du canal (10), un moyen approprié étant prévu pour assurer l'étanchéité entre les deux parties (10A) (lOB) à l'arrêt du dispositif pendant l'envoi d'air sous pression dans la chambre (6). 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la chambre intérieure (6) est réduite, dans sa zone médiane à un volume annulaire (7) s'étendant en sens radial et de dimension plus faible en sens axial, le piston (8) comprenant un fourreau cylindrique (8A) contenu dans la chambre (6) et un anneau (8B) contenu dans le volume annulaire (7). 4. Dispositif selon la revrndication 2, caractérisé en ce que la gorge annulaire (21) se trouve en face d'une gorge annulaire (18) plus large creusée dans la surface intérieure cylindrique du corps fixe (1), cette gorge (18) contenant un joint annulaire (19) en matière souple à travers lequel est percé au moins un trou radial (10) le traversant, la partie 10A du canal (10) percé à travers le corps fixe (1) aboutissant à cette gorge (18). 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe rotatif (5) comprend deux parties (5A,5B) assemblées. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la butée (16) d'arrêt de la douille de serrage (13) est fixée à la face extrême de l'organe rotatif (5) dirigée dans le sens d'aetion des ressorts (9). 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face extrême de l'organe rotatif (5) opposée au côté où se trouve la douille de serrage (13) et la butée (16) est prolongéé par l'ouverture centrale (2) au-delà du corps fixe (1) pour se terminer par un manchon (17) sur lequel la poulie (18) est calée en rotation.