Brevet FR2517580A1 — publié le 19830610

"Dispositif pour fi er en position des porte-pieces sur des machines-out ls J" L'invenion cxoncere u 1 î dispositif pour per- mettre la fixation avec précision des porte-pièces mobiles sur des machines-outils. On connaît des dispositifs de fixation des types les plus divers Dans le brevet DD-PS 122 3369 par exemple, un dispositif de repère par un index est connuc pour la fixation de porte-pièces à usiner sur des machi- nes-outils Dans ce dispositif, deux goujons de repère par un index sont places sur les porte-pièces à usiner fixes chacun dans une douille de fixation sur la table de travail L'extrémité libre du goujon d'index a une for- me sphérique et engrène par son plus grand diaemètre dans des évidements d'un siège de moutvement de cbaque douille de fixation. Etant donnrmé qu'on est obligé de travailler avec des vérins supplémentaires en position imprécise il faut engager une dépense relativement grande, Le brevet DD PS 88 874 déecrit un équipement de blocage pour des éléments de porte-pibces usiner d'use machine-outil, ou le goujon index est constitués à une extrémité, suivant un corps creux paroi mince dans lequel un agent de pression est mis en place Celui-ci provoque, par augmentation de pression dans la position finale du goujon index dans un guidage opposé, une sollie 2.- citation de la surface enveloppe du goujon en avant dans le guidage opposé. Le goujon index lui-même est relié, au moyen d'un piston de transmission de pression, directement au volume de pression pour le déplacement du goujon Ce dis- positif évite, à la vérité, un stade intermédiaire d'une position imprécise, alors le jeu d'ajustage peut être tenu plus grossier Il faut cependant également engager une dé- pense relativement grande. Le brevet DD PS 122 934 décrit un dispositif pour la fixation de portepièces à usiner dans lequel on travaille avec des organes d'ajustage en forme de cylin-' dre placés horizontalement et décalés de 900 Ce disposi- tif, à la vérité, n'utilise pas de système hydraulique, mais a besoin pour cela, en plus, d'une grande dépense mé- canique. L'invention a pour but de créer un dispositif pour la fixation en position de porte-pièces à usiner sur des machines-outils, qui eu égard à des moyens mécaniques simples, rend possible une fixation-répétée, précise en plan et dans l'espace, de porte-pièces mobiles sur une machine-outil, Les défauts décrits dans la caractéristique des solutions techniques connues, proviennent de ce qu'une fixation ne peut s'effectuer qu'avec le concours d'éléments supplémentaires, comme l'utilisation d'une pression hydraulique ou analogue, ou bien seulement par une dépense mécanique élevée. Pour supprimer ces défauts, l'invention a pour but principal, de créer un dispositif pour fixer en position des porte-pièces à usiner sur des machines-outils, avec des éléments de fixation, décalés à 900 les uns des autres, ce dispositif permettant une fixation précise, ré- pétée, rapide sans jeu et en même temps suivant plusieurs dimensions, c'est-à-dire s'effectuant dans toutes direc- tions nécessaires sans équipements supplémentaires Les forces de fixation doivent s'établir de façon autonome en s'accroissant jusqu'à la valeur requise et doivent être maintenues inchangées jusvqu' la séparation. L'invention concerne à cet effet, un disposi- tif du type ci-dessus, caractérisé en ce que, dans les unités de fixation par pinces de serrage sur la machine- outil, des éléments de fixation sont placés par paire, de sorte que par rapport à la direction d'entrée d'un porte- pièces à usiner, au moins une paire d'éléments de fixa- tion se trouve placée parallèlement et au moins une paire d'éléments de fixation se trouve placée perpendiculaire- ment, les éléments de fixation constitués par un levier à bras unique, dont les extrémités sont arrondies, étant placés sur une plaque de base d'une unité de fixation par pince de serrage sous l'action de ressorts, de sorte que les extrémités opposées du levier se présentent oblique- ment vers le haut et que leur intervalle soit d'autant plus grand que les surfaces de contact d'une came, for- mées comme surfaces d'appui, sont éloignées les unes des autres, en ce que lorsque le porte-pièce à usiner est abais- sé, les extrémités du levier se tenant d'abord vers le haut, sont amenées en butée sur les surfaces d'appui, une butée de fixation étant agencée avec sa came pour que dans la direction de fixation considérée, existe une très gran- de rigidité élastique et dans les autres directions seu- lement, une faible rigidité élastique de la butée de fixa- tion, si bien que, une fixation sans jeu et en même temps à plusieurs dimensions du porte-pièces à usiner est ga- rantie dans les unités de fixation par pinces de serrage disposées sur la machine-outil. Les unités de fixation par pinces de serrage se composent ainsi chaque fois d'une plaque de base, compor- tant des surfaces d'appui placées à l'intérieur, aux deux côtés opposés Aux deux autres c 6 tés opposés de la plaque 4.- de base sont placés, chaque fois à l'extérieur, deux pa- liers tels que des paliers pivotants pour les éléments de fixation. Sur un arbre, qui sert d'arbre de pivotement pour les éléments de fixation, sont placés sur deux cÈtés, d'un élément de fixation, des doigts d'entraînement, qui, chaque fois, sont assemblés, au moyen d'un goujon et d'une douille d'écartements avec les éléments de fixation pour constituer une unité Chaque doigt d'entra nement compor- te en outre, un levier monté solidairement et perpendicu- lairement sur lui, l'extrémité libre de ce levier étant pourvue d'un perçage - Les extrémités libres de deux leviers opposés du doigt d'entraînement, sont reliées chaque fois au moyen d'un ressort Dans le domaine de pivotement de l'extrémité libre d'un doigt d'entraînement, est placée, sur chaque pa- lier pivotant, une butée excentrique réglable et pouvant 9 tre fixée Les extrémités arrondies des éléments de fixa- tion peuvent aussi être équipées d'un galet. Le dispositif est en outre agencé de manière qu'un ensemble à vérin hydraulique comportant un cylindre et un piston, soit de plus articulé sur un doigt d'entrai- nement dans une unité de fixation par pinces de serrage, de l'organe de manoeuvre pour l'amenée et l'enlèvement des porte-pièces à usiner. le dispositif est aussi constitué de manière avantageuse pour que la force de maintien de fixation soit appliquée exclusivement par le mouvement d'abaisse- ment du porte-pièces à usiner, la force de maintien maxi- male étant obtenue au point final du mouvement d'abaisse- ment et dans-la position rectiligne des éléments de fixa- tion avec un angle de pivotement X = 0. Il est aussi cependant possible d'atteindre une fermeture des éléments de fixation dans les cas o la totalité du déplacement d'abaissement du porte-pièces à 5.- usiner n'est pas du tout réalisé;e a la hauteur nrécessaire ou seulement avec une d&pense trop grandes Cela peut az'river: ou bien par levage de la to- talité de l élément de fixatioii par pinces de serrage, ou bien, ce qui est essentiellement meilleurs seulemen' par levage d'une plaque de le J age O l'ibitrieu de llmui- té de fixation par pices,ie serrage, Ce d 6 placemet peut aussi âtre réalisé par parties, à savoir en ce que le port-;-ece parcos; u L. petit chemin et ' 1 e fixat-ion par pinces de serrage- ou seulement la plaque de levage a: entérieur de cet-te unité de fixation parcourt le plus grand chemin Cela est réalisé par un accoupleme:'t avec un ensem ble en soi cornnu à vérin hydraulique comportant unm piston, Le gros avantage du dispositif consiste aus- si en ce que la force de commande est très faible par rapport à la force de maint en, ce rapport étant donmé par l'é quation suivante: FB =( 2 sinc O+ Lji R p dans laquelle: F = force de maintien pour la fixationr FB = force de travrail k = angle d'ouverture ou de: fre+tre des éléments de fi- xation, R = rayon de l'élément de fixation L = longueur d'action de Il elément = coefficient de frottecent, L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-aprbs et des dessins anexés represen tant des exemples de réalisation de l'invention, des- sins dans lesquels: la figure 1 représente la disposition de principe des éléments de fixation par pinces de serrage sur la machine-outil,, la figure 2 est une coupe suivant la ligne 6.- A-A de la figure 1, la figure 3 représente la disposition de principe d'une réalisation avec une plaque de levage. Sur le c 8 té inférieur d'un porte-pièces à usiner 1 amovible, trois butées de fixation 2, 2 ', 2 " sont placées solidement (figure 1) Ces butées sont pourvues d'un bras support, dont l'extrémité ltbre est renforcée et est pourvue à sa partie-inférieure d'une surface 4 d'oh une came 5 fait saillie sur les surfaces d'appui 6. Le porte-pièces à usiner est déplaçable en avant et en arrière, chaque fois, dans les directions 7, 8, 9. Sur la machine-outil 10, sont montées à poste fixe, des unités de fixation par pinces de serrage 11, 11 ', 11 ", correspondant au nombre des butées de fixa- tion 2 ' 2 ', 2 " Une unité est prévue pour la direction de réglage 7 et deux unités sont prévues pour la direction de réglage 8 Chacune des unités de fixation à pinces de ser- rage 11, 11 ', 11 ", est constituée par une plaque de base 12 avec un bord relevé qui est muni, sur ces deux c 8 tés oppo- sés intérieurs, de surfaces d'appui 13 Entre les surfaces d'appui 13, sont montés à pivot, sur la plaque de base 12, des éléments de fixation 14 Chaque élément de fixation comporte un levier à bras unique, ayant une longueur d'ac- tion L Les extrémités des leviers sont arrondies suivant un rayon R. La plaque de base 12 est bloquée sur son c 8 té frontal par des barres de serrage 15 sur la machine-outil Sur les surfaces latérales de la plaque de base 12 sont chaque fois placés solidement, deux paliers 16 qui consti- tuent des paliers de pivotement pour les éléments de fixa- tion 14. A un élément de fixation 14, appartiennent, en outre, un arbre 17, sur lequel se trouvent les deux extré- mités de l'élément de fixation 14, et un doigt d'entratne- ment 18 avec un levier 19 qui, au centre de rotation, est 7.- monté perpendiculairemern, sur le doigt d'entraînement 18. La liaison de l'élément de fixat-iion 14 et du doigt d'en- tratnement 18 est réalisée au moyen d'une douille d Vécar- tement 20 et d'un boulon 21 Le levier 19 est pourvu à son extrémité libre d'un perçage 22 Les leviers 19 e pla- cés chaque fois en face du esté de la plaque de base 12, sont reliés à un ressort 23, qui est fixé dans les perça- ges 22. Au point de croisement du doigt d'entralnement 18 avec le levier 19 est prévu un pergage, qui reçoit l'arbre 17 Il en résulte que l'élément de fixation 14 et le doigt d'entraînement 18, avec son levier 19, sont re- liés pour pivoter au moyen de deux paliers 16 avec la pla- que de base 12. Dans la zone de pivotement de l'extrémité en- core libre, des doigts d'entraînement 18, une butée 24 ex- centrique est placée sur chaque palier 16, cette butée étant réglable et pouvant être fixée. L'unité de fixation par pinces de serrage 11 du dispositif de réglage 7 est agencée de manière qu'en sup- plément, un ensemble à vérin hydraulique commandé par un piston est articulé sur in doigt d'entra nement 18 Au moyen d'une protection 26, les butées de fixation 2, 2 ', 2 " sont protégées en supplément. La réalisation selon la figure 3, repose sur le même principeo Sur la machine-outil 10, des unités de fixation par pinces de serrage 31, 31 ', 31 " sont respecti- vement placées dans un logement, le nombre de ces unités correspondant au nombre des butées de fixation 2, 2 ', 2 ". Ces unités de fixation par pinces de serrage 31, 31 ', 31 ", sont constituées par un corps principal 32 qui est relié solidement à l'enveloppe 33 d'un cylindre. Dans le corps principal 32 existe un perce- ment 34 vertical, dans lequel une plaque de levage 35 est mobile vers le haut et vers le bas La plaque de levage 35 8.- est reliée pour cela à un piston creux 36. Sur le c 8 té longitudinal de la plaque de levage est placé, pour chaque élément de fixation 14, un pa- lier 37, comme palier pivotant Les éléments de fixation 14 sont installés, au moyen d'un arbre 38 dans les pa- liers 37, pivotants sur le corps de base 32. Sous chacun d'un des deux éléments de fixa- tion 14, est placé, dans la plaque de levage 35 dans un alé- sage borgne, un piston 39 avec un ressort 40 Dans une pla- que de fermeture 41 de l'enveloppe du cylindre 33, est placé, à l'intérieur du cylindre 33, un piston fixe 42. Le dispositif fonctionne comme indiqué ci- après: Lorsqu'un porte-pièces à usiner doit être fixé suivant plusieurs dimensions, sur une machine-outil, alors celui-ci sera positionné grossièrement dans la di- rection de réglage 7, pour qu'il puisse ainsi être réglé jusqu'à ce qu'il vienne sur la butée de fixation 2 de l'élé- ment de fixation 14, opposé à la direction d'entrée L'élé- ment de fixation 14, opposé au précédent, sera par l'entrée Ode la pièce à usiner) abaissé et franchi Ensuite, le porte-pièces à usiner 1 en direction 9 sera actionné, c'est- à-dire sera abaissé les surfaces 4 des butées de fixa- tion 2 touchent alors tout d'abord les extrémités libres des éléments de fixation 14, qui sont pivotés de l'angle ci au moyen des ressorts 23 ou 40 par rapport à la sur- face de référence de la plaque de base 12, ou du corps principal 32 Ce pivotement est limité par les butées ex- centriques 24. Par un nouvel abaissement du porte-pièces à usiner 1, les éléments ae fixation 14 commencent à se fermer, et si l'angle ck est devenu nul, c'est-à-dire quand le mouvement d'abaissement est terminé, les éléments de fixation 14 sont arrivés en contact avec les surfaces d'appui 6 des butées de fixation 2 en position Le porte- 9.- pièces à usiner 1 est ainsi serré sur la machine-outilo En même temps, les autres extrémités des éléments de fixation 14 s'appliquent mur les wrfac es dtappui 13 de la plaque de base 12, par exemple dans le perçag 34 di orps prini- cipal 32 Dans eet;se position:e tilne des elmen':: de fixation 14, la force de maintiein P de f ixation atteint sa valeur maximale, Etant dormnné que polur la fixation su ivant plur- sieurs dimensions, il faut au moins urne mité de fixation par pinces de serrage 11 pour ch}aquzae direction, les bras 3 relativement longs &as butde 3 de fixatioï 2, empochent que les éléments de fixation par pin:es de serra 1 ' oient influencés réciproq Luemen It BE effet, pendant le proces-Lsu de fixation, c'est-à-dire pendant lta baissemernt du oavorte pièces à usiner 1 dans l'unit-é de fixation à piences de serrage 11, il est encore possible d'effectuer 7 mu petits d' placement de corracticn, dans la diree tion orthogonale de chaque élément 11 par la conformation élastique des iutées de fixation 2. Pour séparer les porte-pièces à usiner 1 des unités de fixation par Apinces de serrage 11, il suffit de relever les porte-piëces a usiner 1 Les éleéments de fisa tion 14 se séparent des surfaces d'appui 6 de la came 5 et laissent libre de nouveau le porte-pièces à usinera parce que, grâce à l'action des ressorts 23 et 409 les élé- ments de fixation 14 sont de nouveau articulés par la butée jusqu'à la butée des doigts d'entraînement 18. Dans l'unité de fixation par pinces de serra- ge 11, pour la direction du réglage 7, l'élément de fixa- tion 14 bloqué maintenant dans la direction de départ est abaissé après le levage du porte-pièces 1 au moyen d'un ensemble à vérin hydraulique, commandé par un piston, jus- qu'à ce que l'angle de pivotsment i soit nul Le rempla- cement du porte-pièces à usiner est alors possible. Par une exécution d'après la figure 3, la 10.- plaque de levage 35 en direction du réglage 9 à l'inté- rieur de l'élément de fixation par pinces de serrage 31, est relievée à la place du porte-pièces à usiner 1 Il s'ensuit également ici tout d'abord un contact des par- ties libres des éléments de fixation 14 qui, par les res- sorts 40 sont articulés autour de l'angle c 4, avec les surfaces 4 des butées de fixation 2. Par un nouveau soulèvement de la plaque de levage 35, les éléments de fixation 14 se ferment, jusqu'à ce qu'ils soient ajustés de nouveau solidement dans leur position rectiligne aux surfaces d'appui 6 de la came 5 et serrés au porte-pièces à usiner 1 avec l'unité de fixation par pinces de serrage Il et de là, sur la machine outil 10. Pour la séparation du porte-pièce à usiner, il suffit d'abaisser la plaque de levage 35 Par l'action des ressorts 40, les éléments de fixation 14 sont à nou- veau abaissés et libbrent la butée de fixation 2 et donc le porte-pièces à usiner 1 pour son remplacement. 1 1. R E VS E N D I C A T I O N S io Dispositif pour fixer en position des porte-pièces à usiner sur des machines-outils comportant des organes de fixation décalés l'un de l'autre de 90 % caractérisé en ce o Ge, dans des unités de fixation par pinces de serrage (I 1) sur la machine-outil, des éléments de fixation ( 14) sont placés par paires, de sorte que par rapport à la direction d'entrée ( 7) d'ul porte-pièces à usiner ( 1), au moins une paire d'éléments de fixation ( 14) se trouve placée parallèlement et au moins une paire d'éléments de fixation ( 14) se trouve placée perpendicu- lairement, les éléments de fixation ( 14) const'ituis par un levier à bras unique, dont les extrémités sont arrondies étant placés sur une plaque de base ( 12) d'une unité de fi- xation par pinces de serrage ( 11) sous l'action de ressorts ( 15), de sorte que les extrémités opposées du levier ( 19) se présentent obliquement vers le haut, et que leur in- tervalle soit d'autant plus grand que les surfaces de con- tact d'une came ( 5) formées comme surfaces d'appui ( 6) sont éloignées les unes des autres, en ce que, lorsque le porte-pièces à usiner ( 1) est abaissé, les e>trémibées du levier ( 19) se tenant d'abord vers le haut sont amenées en butée sur les surfaces d'appui ( 6), une bu Ltée de fixa- tion ( 2) étant agencée avec sa came ( 5) pour que, dans la direction de fixation considérée, existe une très grande rigidité élastique et dans les autres directions seulement, une faible rigidité élastique de la butée de fixation ( 2), si bien que, une fixation sans jeu et en même temps à plu- sieurs dimensions du porte-pièces à usiner ( 1) est garan- tie dans les unités de fixation par pinces de serrage ( 11) disposées sur la machine-outil ( 10). 2. Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les unites de fixation par pinces de serrage ( 11) sont respectlivement montées sur une plaque de base ( 12) avec des surfaces d'appui ( 13) disposées à l'in- 12.- térieur sur deux c 8 tés opposés et à l'extérieur sur deux au- tres c 8 tés opposés, respectivement deux paliers ( 16) cons- tituant des paliers pivotants pour les éléments de fixa- tion ( 14), un doigt d'entraînement ( 18) étant monté sur un arbre ( 17) des deux c 8 tés d'un élément de fixation ( 14) ce doigt étant relié, au moyen d'un goujon ( 21) et d'une douille d'écartement ( 20) aux éléments de fixation ( 14), et chaque doigt d'entraînement ( 18) étant pourvu d'un le- vier ( 19) fixé orthogonalement à lui solidement, les ex- trémités libres de deux leviers ( 19) opposés étant reliées au moyen d'un ressort 23, une butée excentrique ( 24) ré- glable avec possibilité de fixation étant disposée dans la zone de pivotement de l'extrémité libre des doigts d'en- trainement ( 18), sur chaque palier ( 16). 3 Dispositif selon l'une ou l'autre des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans l'unité de fixation par pinces de serrage ( 11) de la direction de réglage ( 7), un ensemble à vérin hydraulique, commandé par un piston, est articulé sur le doigt d'entraînement ( 18). 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la force de maintien de fixation est appliquée exclusivement par le mouvement d'abaissement du porte-pièces à usiner, une force de maintien maximale P étant obtenue au point fi- nal du mouvement d'abaissement, c'est-à-dire dans la po- sition rectiligne des éléments de fixation ( 14) avec un angle de pivotement o = 0. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la force de commande est très faible par rapport à la force de main- tien, le rapport des dimensions des éléments de fixation ( 14) dépendant de l'équation: B= ( 2 sin c + r) P. 6. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que le chemin 1 7 5 8 O 13.- d'approche du portepi L-(,-s ( 1;v,rzi le-Lmit' de U e fixation ( 31) par pinces de peut â'bre di- visé en un chem-in court (b r % un Chemin plus long Vulir-, j,ILïr,-411-,?, de, -0,11 i- té de fixation par rîE (- 1