Brevet FR2510442A1 — publié le 19830204

L'invention concerne un mandrin de serrage, notamment un mandrin porte- taraud, comportant un corps de mandrin pouvant être attaché à un arbre d'entraînement appartenant à une machine, et des mâchoires de serrage qui sont guidées dans ce corps avec possibilité d'y être dé- placées radialement et qui sont empêchées de s'y déplacer axialement, ces mâchoires recevant en outre, au contact de surfaces de serrage convergentes appartenant à une douille de serrage prévue extérieurement sur le corps du mandrin, une liaison par Obstacle transmettant des poussées et tractions axiales. Dans un mandrin de serrage de ce genre, comme pour le brevet Américain 1509061, la douille de serrage est guidée sur le corps du mandrin o elle peut tourner mais ne peut pas être déplacée axialement Entre les mâchoires de serrage et le corps du mandrin est agencée une bague de serrage par laquelle les mâchoires de serrage reçoi Vent, dans des glissières en queue d'aronde, un guidage permet- tant de les déplacer radialement Les mâchoires de serrage sont en outre maintenues sur la douille de serrage par une glissière en queue d'aronde qui suit un trajet lon- geant leurs surfaces de serrage, le résultat étant que la douille de serrage, les mâchoires de serrage et la bague de serrage sont solidarisées entre elles, la bague de serrage et les mâchoires de serrage pouvant toutefois être déplacées axialement par rapport à la douille de serrage La bague de serrage prend appui contre le corps du mandrin par l'intermédiaire de surfaces obliques qui conduisent à des déplacements axiaux de la bague de serrage par rapport au corps du mandrin lorsque cette bague et ce corps sont déplacés en rotation l'un par rap- port à l'autre La finalité de cet agencement est d'obtenir, lors d'un forage par outil tournant, que le serrage soit effectué automatiqueemnt sous l'effet du couple qui, pendant la marche, fait tourner le corps du mandrin par rapport à la bague de serrage Le déplacement axial de la bague de serrage, que cette condition implique, conduit au serrage de l'outil. Un inconvénient de ce mandrin de serrage connu est la complexité fonctionnelle et structurelle inhérente à la bague de serrage Autre inconvénient: le fait que, dans le cas d'un mandrin à charge impulsionnelle (perceuse à percussion, perforateur, etc), un serrage par la bague est impossible car le couple est alors soit inexistant soit insuffisant. L'invention a pour but de réaliser un mandrin du genre mentionné au début, mais de façon que le serrage puisse être obtenu simplement, sans recourir à une bague de serrage, indépendamment de la condition de travail - rotation ou percussion du mandrin En outre, ce mandrin doit être d'une structure simple et fiable et doit enfin autoriser un maintien automatique du serrage. Selon l'invention, ces buts sont atteints par le fait que la douille de serrage est guidée, avec possibi- lité de déplacement axial, contre le corps du mandrin, et par le fait qu'un ressort de serrage agissant axiale- ment est prévu entre ce corps et cette douille de serrage qu'il sollicite dans une direction de déplacement corres- pondant au serrage des mâchoires. Le progrès réalisé par l'invention réside essen- tiellement dans le fait que le serrage et le desserrage de l'outil n'exige que le déplacement axial de la douille de serrage, la force de serrage étant engendrée par le ressort qui produit, à chaque instant, un serrage Certes, la force de ce ressort doit être limitée à une valeur telle que la douille de serrage puisse être déplacée manuellement par rapport au ressort, afin de permettre la libération d'un outil pris dans le mandrin Toutefois, il n'est jamais nécessaire que la force du ressort soit importante Si l'on n'a pas besoin d'une forte solidarisation en rotation de l'outil dans le mandrin, ou, si une telle solidarisation étant nécessaire, on la réalise au moyen-d'une liaison par obstacle entre outil et mâchoires, par exemple au moyen de surfaces d'entraînement ou analogues comme dans le cas des outils à fileter tels que des tarauds pour lesquels le mandrin selon l'invention convient particu- lièrement bien. Dans une forme de réalisation préférée de l'in- vention, les mâchoires de serrage sont prévues en agence- ment par deux et en opposition mutuelle diamétrale par rapport à l'axe du mandrin, et le corps du mandrin est constitué d'une pièce de guidage recevant les mâchoires dans des fentes de guidage à parois parallèles, et d'une pièce de recouvrement qui ferme lesdites fentes de gui- dage ouvertes à l'extrémité antérieure et qui, par un col, coiffe la douille de serrage, les mâchoires de serrage étant appliquées d'une part contre le fond des fentes de guidage et, d'autre part, contre ladite pièce de recou- vrement Les mâchoires de serrage peuvent former ensemble une ouverture d'encastrement à section carrée (ou même rectangulaire), pour recevoir un outil à queue carrée. Pour réaliser la liaison par obstacle apte à transmettre des sollicitations en traction et en presssion, il est opportun que les surfaces de serrage convergentes de la douille de serrage soient munies de rainures longitudinales à section en queue d'aronde, dans lesquelles les mâchoires de serrage s'engagent par des reliefs de guidage à profil en queue d'aronde correspondant Il est en outre recommandé de prévoir, entre corps de mandrin et douille de serrage, une chambre annulaire dans laquelle le ressort de serrage est agencé sous la forme d'un ressort hélicoïdal de com- pression, lequel prend alors appui axialement, d'une part, contre un épaulement annulaire du corps du mandrin et, d'autre part, contre un épaulement annulaire de la douille de serrage. La description qui va suivre, en regard du dessin annexé à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente une vue en coupe axiale d'un mandrin de serrage selon l'invention. La figure 2 représente une vue en coupe faite selon II II de la figure 1. Sur le dessin, le corps du mandrin est d&signé dans son ensemble par la référence 1 Le corps 1 du man- drin possède, de façon habituelle, un logement 2 pour un arbre d'entraînement (non représenté) d'une machine d'en- traînement (également non représentée) Les mâchoires de serrage 3 sont guidées, avec possibilité de déplacement radial, dans le corps 1 du mandrin et sont arrêtées axia- lement, c'est-à-dire empêchées de se déplacer axialement. En détail, les mâchoires de serrage 3 sont prévues en agencement par deux et en opposition mutuelle diamétrale par rapport à l'axe 4 du mandrin Elles forment ensemble une ouverture 5 d'encastrement ayant une section à peu près rectangulaire, pour recevoir une queue d'outil 6 correspondante, dotée d'une section quadrangulaire Le corps 1 du mandrin est constitué d'une pièce de guidage 1 1 recevant les mâchoires de serrage 3 dans des glis- ssières ou fentes de guidage 7 à parois parallèles, et d'une pièce de recouvrement (pièce-couvercle) 1 2 qui ferme les fentes de guidage 7 ouvertes à l'extrémité antérieure, côté outil Les mâchoires de serrage 3 se trouvent appliquées, d'une part, contre le fond 7 1 des fentes de guidage 7 et, d'autre part, contre la pièce- couvercle 1 2 et sont ainsi maintenues axialement,-sous possibilité de déplacement axial La pièce-couvercle 1 2 est assemblée à la pièce de guidage 1 1 par des vis 1 3. Les mâchoires de serrage 3 sont en outre guidées sur des surfaces de serrage 8 qui convergent vers l'axe 4 du mandrin, cela dans une direetion allant de la pièce de recouvrement 1 2 à la pièce de guidage 1 1, et qui se trouvent sur une douille de serrage 9 prévue extérieure- ment sur le corps 1 du-mandrin. Le guidage des mâchoires de serrage 3 sur ces surfaces de serrage 8 s'effectue au sein d'une liaison par obstacle (conjugaison de formes) transmettant des poussées et tractions axiales, à l'effet de quoi les sur- faces de serrage 8 sont dotées de rainures longitudinales 8.1 à section en queue d'aronde, dans lesquelles les mâ- choires de serrage 3 sont engagées par des reliefs 3 1 à section en queue d'aronde correspondante En outre, cette liaison par obstacle constitue un arrêt en rotation s'op- posant aux déplacements angulaires de la douille de ser- rage 9. Il en résulte que cette douille 9 est guidée sur le corps 1 du mandrin de façon à n'y être déplaçable qu'axialement Par un col 1 4, la pièce de recouvrement 1.2 empiète sur le côté extérieur de la douille de serrage 9 qu'elle coiffe. Entre le corps 1 du mandrin et la douille de ser- rage 9, il est prévu un ressort de serrage 10 agissant axialement, qui sollicite la douille de serrage 9 dans le sens de déplacement correspondant au serrage des mâ- choires 3, donc vers le bas sur le dessin Ce ressort de serrage O 10 est agence, en tant que ressort hélicoïdal de compression, dans une chambre annulaire l qui est ame- nagée entre le corps 1 du mandrin et la douille de ser- rage 9 Le ressort 10 prend appui axialement, d'un côté, contre un épaulement annulaire 12 du corps 1 du mandrin et, de l'autre côté, contre un épaulement annulaire 13 de la douille de serrage 9 Sous la poussée du ressort 10, la douille de serrage 9 se déplace vers le bas (en consi- dérant la figure 1), ce qui provoque un déplacement des mâchoires 3 l'une vers l'autre, selon une direction ra- diale, dans le sens allant vers l'intérieur. Si la douille de serrage 9 est déplacée axialement vers le haut (en considérant la figure 1), contre la force du ressort de serrage 10, les mâchoires de serrage 3 se déplacent alors radialement vers l'extérieur. REVENDICATIONS 1 Mandrin de serrage, notamment mandrin porte- tar&ud, comportant un corps de mandrin pouvant être atta- ché à un arbre d'entraînement appartenant à une machine, et des mâchoires de serrage qui sont guidées dans ce corps avec possibilité d'y être déplacées radialement et qui sont empêchées de s'y déplacer axialement, ces mâchoires recevant en outre, au contact de surfaces de serrage convergentes appartenant à une douille de serrage prévue extérieurement sur le corps du mandrin, une liaison-par obstacle transmettant des poussées et tractions axiales, ce mandrin étant caractérisé par le fait que la douille de serrage ( 9) est guidée, avec possibilité de déplace- ment axial, contre le corps I)du mandrin, et par le fait qu'un ressort de serrage ( 10) agissant axialement est prévu entre ce corps ( 1) et cette douille de serrage ( 9) qu'il sollicite dans une direction de déplacement cor- respondant au serrage des mâchoires ( 3). 2 Mandrin selon la revendication 11,caractérisé par le fait que les mâchoires de serrage ( 3) sont pré- vues en agencement par deux et en opposition mutuelle diamétrale par rapport à l'axe ( 4) du mandrin, par le fait que le corps ( 1) du mandrin est constitué d'une pièce de guidage ( 1 1 recevant les mâchoires ( 3) dans des fentes de guidage ( 7) à parois parallèles, et d'une pièce de recouvrement ( 1 2) qui ferme lesdites fentes de guidage ( 7) ouvertes à l'extrémité antérieure, et qui, par un col ( 1 4), coiffe la douille de serrage ( 9), et par le fait que les mâchoires de serrage ( 3) sont appli- quées d'une part contre le fond ( 7 1) des fentes de guidage ( 7) et, d'autre part, contre ladite pièce de recouvrement ( 1 2). 3 Mandrin selon la revendication l ou 2, caractérisé par le fait que, pour réaliser la liaison par obstacle transmettant des tractions et poussées axiales, les surfaces de serrage ( 8) convergentes que la douille de serrage ( 9) comporte sont dotées de rai- nures longitudinales ( 8 1) à section en queue d'aronde dans lesquelles les mâchoires de serrage ( 3) sont enga- gées par des reliefs de guidage ( 3 1) ayant une forme en queue d'aronde correspondante. 4 Mandrin selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé par le fait qu'entre le corps ( 1) du mandrin et la douille de serrage ( 9) est aménagée une chambre annulaire ( 11) dans laquelle est agencé le ressort de serrage ( 10) réalisé sous la forme d'un ressort hélicoîdal de compression, lequel prend appui axialement, d'une part, contre un épaulement annulaire ( 12) du corps ( 1) du mandrin et, d'autre part, contre un épaulemenit annulaire ( 13) de la douille de serrage ( 9).