Brevet FR2523491A1 — publié le 19830923

ETAU PARALLELE DE PRECISION L'invention concerne un étau parallèle de précision pour machines-outils. On connaît des étaux parallèles pour machines-outils, qui sont utilisés pour mettre en position et bloquer des pièces métalliques qui doivent être soumises à l'usinage mécanique. Ils comprennent en général un corps d'étau coulissant, une mâchoire fixe, montée sur le corps de l'étau, une mâchoire mobile, coulissante le long du corps de l'étau et un dispositif de déplacement de la mâchoire mobile du type vis et écrou, ou à excentrique et à déplacement manuel, hydraulique ou pneumatique. Dans le cas d'un étau de précision, il est nécessaire de maintenir une position constante de la pièce par rapport à la machine-outil, surtout si la machine-outil est du type à contrôle numérique, et cette position constante exige qu'on maintienne une perpendicularité pratiquement parfaite entre les surfaces des mâchoires qui retiennent la pièce, la surface de la base et l'axe du corps de l'étau. Etant donné que dans la pratique, pendant l'action de bloquage, le corps de l'étau a tendance à fléchir en proportion de la force appliquée aux mâchoires, le corps de l'étau est fait souvent de façon à présenter en position de repos une flèche contraire à celle que le corps de l'étau aura en condition de travail, pour que dans ces conditions, les surfaces des mâchoires soient parfaitement parallèles entres elles. Ce système donne de bons résultats seulement si la force appliquée aux mâchoires pour le bloquage est constante, ce qui est le cas si les mâchoires sont actionnées hydrauliquement ou pneumatiquement, mais est difficile à obtenir si le bloquage des mâchoires est effectué manuellement par l'opérateur. Dans un tel cas, l'intensité de la force de bloquage est forcément liée à plusieurs facteurs subjectifs, tels que la position de l'étau pendant l'actionnement, et aussi la facilité de l'opération, les conditions physiques de l'opérateur, etc. Parmi les systèmes d'actionnement manuel d'un étau, un des plus répandus est celui à vis et écrou, a la vis est commandée par une barre qui est actionnée dans un plan vertical . Elle peut donc interférer dans son mouvement avec la machine-outil, sauf à ne pas recourir à plusieurs opérations d'introduction et de déplacement de la tête de la barre dans la tête de la vis. En outre, la force qu'on peut exercer avec ce système de bloquage est limitée et ne donne pas les garanties nécessaires de stabilité de la pièce. Pour éliminer ces inconvénients, on a proposé des systèmes à actionnement excentrique, qui permettent d'actionner la clé sur un plan horizontal, mais qui ont d'autres inconvénients, différents, et en particulier - un grand frottement de glissement qui impose des limites à l'intensité maximum de la force de bloquage, - une instabilité de la position de bloquage due aux vibrations auquel l'étau et donc la pièce peuvent être soumis pendant l'usinage. Cet inconvénient pourrait être évité en faisant travailler l'excentrique à proximité de son point mort, mais, dans la pratique, cela n'est presque jamais possible à cause de la course très limitée effectuée par la mâchoire mobile et par les nombreux facteurs qui peuvent l'influencer (petites irrégularités de la pièce à usiner, présence éventuelle de rouille, etc...). Le but de l'invention est d'éliminer ces inconvénients et de réaliser un étau de précision à actionnement manuel qui peut développer une force de fermeture à intensité pratiquement constante. Un autre but de l'invention est de réaliser un étau de précision à actionnement pratique et rapide de la part de l'opérateur. Un autre but de l'invention est de réaliser un étau de précision qui peut être transformé en étau à actionnement hydraulique ou pneumatique. De tels buts sont atteints, selon l'invention, par un étau parallèle de précision pour machinesoutils, comprenant un corps d'étau pourvu d'une mâchoire fixe et d'un guide longitudinal pour mâchoire mobile, et d'un dispositif pour actionner la mâchoire mobile , caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement comprend - une vis placée dans un logement cylindrique longi tudinal ménagé dans le corps de l'étau, pourrappro cher la mâchoire mobile et la pièce à bloquer contre la mâchoire fixe, - des moyens multiplicateurs d'effort, interposés entre un élément fileté relié à la vis et à la mâchoire mobile, et agissant sur cette dernière pour bloquer d'une façon stable la pièce à la suite du déplacement du point mort, - des moyens élastiques d'opposition au mouvement axial de la vis par rapport au corps de l'étau, lesdits moyens élastiques étant sollicités pen dant le mouvement des moyens multiplicateurs d'effort jusqu'à arriver au point mort et bloquant par réaction élastique la pièce interposée entre les deux mâchoires en position stable de travail. D'une façon avantageuse, les moyens multiplicateurs d'effort peuvent être constitués par une articulation à genouillère. Toujours selon l'invention, les moyens élastiques peuvent être constitués de ressorts interposés entre le corps de l'étau et une partie solidaire à la vis. La présente invention est illustrée ci-dessous dans une forme préférée de réalisation pratique et dans deux utilisations particulières indiquées à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la Figure 1 montre en section verticale un étau parallèle de précision selon l'invention en posi tion de repos, - La Figure 2 montre l'étau en plan, en section par tielle, dans la même position de repos, - La Figure 3 montre l'étau dans les mêmes conditions que celles de la Figure 2, mais en position de bloquage, - La Figure 4 montre l'étau selon une section trans versale IV-IV de Figure 2, - La Figure 5 montre l'étau en plan depuis le haut, muni d'un piston pneumatique d'actionnement, - La Figure 6 montre l'étau dans la même posi tion que la Figure 1, modifié pour pouvoir être actionné hydrauliquement et, - La Figure 7 montre l'étau dans la même position que la Figure 6, en condition de bloquage. Comme on peut voir sur les figures, l'étau de précision selon l'invention comprend un corps d'étau 1 auquel est appliquée la machoire fixe 2, munie d'une traditionnelle plaque de contact 2'. Sur le corps de l'étau 1 est ménagée une coulisse longitudinale en forme de T, le long de laquelle glisse la mâchoire mobile 3 de l'étau, elle aussi munie d'une plaque de contact 3'. Dans le corps de l'étau 1, est en outre ménagé un logement longitudinal 4 pour une vis 5 qui sort derrière le corps de l'étau 1 avec une poignée 6 pour l'actionnement manuel. La vis 5 peut tourner à l'intérieur de son logement 4, mais elle est bloquée dans un sens par la présence d'un support antifriction 7 et dans le sens opposé par la présence d'une série de ressorts 9 de grande puissance, retenus par un embout 8. La vis 5 s'engage dans un demi-écrou 10 placé dans un logement 11 ménagé entre la mâchoire mobile 3 et le corps de l'étau 1. Ce logement 11 a une forme permettant seulement au demi-écrou 10 des mouvements parallèles au guide longitudinal en forme de T du corps de l'étau 1. Dans la partie supérieure du demi-écrou 10 est ménagé un logement demi-cylindrique creux dans lequel est placé une extrémité demi-cylindrique 12 d'une bielle 13, communément appelée branche; l'autre extrémité 14 de la bielle 13, elle aussi demi-cylindrique, est placée à l'intérieur d'une cavité d'un excentrique creux 15 libre de se déplacer à l'intérieur d'un manchon cylindrique de guidage 16, fixé à la mâchoire mobile 3. Soit l'excentrique 15, soit le manchon 16 ont une ouverture latérale pour le passage de la bielle 13. A l'excentrique 15 est fixé dans sa partie supérieure un disque denté 17 pour l'accouplement amovible d'une commande à levier 18. Pour assurer constamment le contact entre le demi-écrou 10, la bielle 13 et l'excentrique 15, on a prévu deux ressorts préchargés 19, interposés entre le demi-écrou 10 et une plaque 20 fixée postérieurement au corps de la mâchoire mobile 3. Un couple de vis de réglage 21 et 22, prévu dans la mâchoire mobile 3, limite,commeonpourra le voir par la suite, la course angulaire de la bielle 13 et l'arc de rotation de l'excentrique 15. Le mouvement ci-dessus décrit constitue un mouvement "d genouillère" et il est fabriaué en acier à grande résistance, trempé et dont les surfaces en mouvement relatif sont rectifiées. Le fonctionnement de l'étau selon l'invention est le suivant Après avoir fixé la pièce 23 à usiner sur le corps de l'étau 1, entre les deux plaques de contact 2' et 3' des deux mâchoires 2 et 3 respectivement, l'opérateur, par la poignée 6, fait tourner la vis 5. Celle-ci, s'engageant avec le demi-écrou 10, permet l'avancement de la mâchoire mobile 3 vers la mâchoire fixe 2, jusqu'à ce que la première s'appuie sur la pièce 23. A ce moment, l'opérateur intervient sur la commande 18 et lui fait effectuer un arc de cercle dans le plan horizontal. Un tel mouvement se transmet à l'excentrique creux 15, qui pivote autour de la tête cylindrique 14 de la bielle 13, lui faisant effectuer un mouvement "à genouillère" jusqu'à ce qu'elle atteigne et dépasse le point mort (voir Figure 3).Pendant cette phase, étant donné la cinématique, la force que l'opérateur imprime à l'extrémité de la commande 18 se transmet multipliée, de façon sensible, à la mâchoire 3, qui bloque énergiquement la pièce 23. Etant donné que la pièce est incompressible, l'effort en excès pour atteindre le point mort de l'articulation "à genouillère est absorbé par les ressorts 9 qui, par la suite (entre le point mort de l'articulation et le point d'arrêt de la bielle 13 contre la vis 21), se détendent en partie. Dans la configuration finale de bloquage, illustrée dans la Figure 3, la force avec laquelle la pièce est bloquée entre les deux mâchoires 2 et 3 est déterminée uniquement par la réaction élastique des ressorts 9, réaction qui peut être considérée comme constante pour un même angle d'action de la commande 18.Et, puisque cet angle est déterminé par la position des vis de réglage 21 et 22, il est possible d'obtenir, même pour des dimensions différentes de la pièce 23, une intensité de bloquage sensiblement constante, parce que complètement indépendante des problèmes subjectifs de l'opérateur. Dans la pratique, pendant la phase de réglage de l'étau, la vis 21 est réglée de façon à ce que le mouvement à genouillère dépasse à peine le point mort. Dans cette configuration en effet, on cumule les avantages d'une stabilité score et d'une importante réaction des ressorts 9, et donc d'une importante action de bloquage. Pour ce motif, il est préférable que la vis de réglage 21 soit munie d'une contre-vis 21'. Pour changer au contraire l'intensité de la force de bloquage, on agit sur la vis 22 ; plus son extrémité est éloignée de l'extrémité de la vis 21, plus l'amplitude angulaire de la bielle 13 et donc l'excentrique 15 est ample. Par conséquent, la course axiale de la vis 5 qui en résulte est plus importante et,par conséquént, la déformation des ressorts 9 en découle, qui, par leur réaction élastique, déterminent l'intensité de la force de bloquage. Il résulte clairement de ce qui est énoncé précédemment que l'étau selon l'invention permet, par rapport aux étaux traditionnels à mouvement manuel, de nombreux avantages, en particulier - une constance absolue de l'intensité de la force de bloquage par le fait que celle-ci n'est pas liée à des évaluations subjectives de l'opérateur. Il en résulte qu'il est possible de maintenir par faitement parallèle entre elles les surfaces des deux plaques de contact 2' et 3' en position de bloquage, et donc une position constamment correcte de la pièce 23 sur la machine-outil; - l'impossibilité d'un débloquage non voulu de l'étau, grâce au dépassement du point mort pendant la phase de fermeture, et au maintien de la position finale de bloquage par les robustes ressorts qui élimi nent l'effet de débloquage dû aux vibrations pen dant la phase de travail, - la possibilité d'effectuer la manoeuvre de bloqua ge en agissant sur la commande 18, selon un arc horizontal, par une manoeuvre pratique et sans en combrement par rapport à la machine-outil, - la possibilité d'une réalisation mécanique plutôt plate, présentant un encombrement vertical mineur par rapport à celui des mâchoires. Dans la Figure 5 est illustrée un étau selon l'in- vention, modifié pour l'application d'un cylindre pneumatique 24 qui permet d'actionner la commande à levier 18'. Dans ce cas, au corps de l'étau 1 est appliqué un support 25 du cylindre 24, qui est fixé au support par son extrémité postérieure. La tige 26 du cylindre 24 est fixée au levier 18', de façon que son mouvement axial détermine le mouvement du levier comme décrit ci-dessus. Dans le but de faire correspondre la fin de course postérieure de la tige 26 du cylindre 24 avec la position prédéterminée de fin de course du levier 18', la position axiale dudit cylindre 24 peut être réglée par rapport au support 25 grâce à la présence dans ce dernier d'une fixation réglable 27 dans laquelle s'engage l'extrémité postérieure du cylindre 24. Dans cette forme de réalisation, tout en ayant les avantages que l'étau selon l'invention présente par rapport aux étaux traditionnels, il est possible d'auto matiser l'opération de bloquage, et insérer l'étau dans un cycle automatique d'usinage. Dans les Figures 6 et 7, on peut voir l'étau selon l'invention modifié pour l'application d'un cylindre hydraulique d'actionnement. Comme cela se voit dans les figures, cette modification consiste principalement à substituer à l'embout 8 un cylindre hydraulique 28. Dans cette forme de réalisation, le fonctionnement de l'étau est le suivant En premier lieu, on actionne la vis 22 de façon à bloquer la bielle 13 contre la vis 21 et à rendre ainsi la mâchoire mobile 3 solidaire du demi-écrou 10. Dans cette configuration, après avoir mis la piè- ce 23 entre les deux mâchoires 2 et 3, on actionne de la façon décrite ci-dessus le manche 6 jusqu'à faire adhérer la mâchoire 3 à la pièce 23. Ensuite, on fait venir le fluide à l'intérieur du cylindre 28 de façon que celui-ci exerce une traction sur la vis 5 et bloque par conséquent la pièce 23 avec la mâchoire 3. Dans ce cas, la constance de l'intensité de cette force est assurée par la constance de la pression à l'intérieur du cylindre 28. Il faut observer que pendant cette phase, les ressorts 9 n'ont aucune action, mais qu'ils constituent uniquement une "épaisseur" qui empêche des mouvement axiaux à vide de la vis 5 et de la mâchoire 3, solidaires entre elles, en absence de sollicitations extérieures. Il faut aussi remarquer que par cette transformation de l'étau selon l'invention, il est préférable de substituer le support 7 par un ressort 7'; cela dans le but d'autoriser une course complète du piston du cylindre hydraulique 28, même dans le cas de l'actionnemént à vide de l'étau, c'est-à-dire dans une condition qui pourrait entratner la détérioration du support, si celui-ci existe. REVENDICATIONS 1. Etau parallèle de précision pour machines outils, comprenant un corps d'étau (1) pourvu d'une mâchoire fixe (2) , d'un guide longitu dinal pour une mâchoire mobile (3) et d'un dispositif pour actionner la mâchoire mobile, caractérisé en ce que le dispositif d'actionne ment comprend - une vis (5) placée dans un logement cylindri que longitudinal (4), mégagé dans le corps de l'étau (1), pour rapprocher la mâchoire mobile (3) et la pièce (23) à bloquer contre la mâchoire fixe (2), - des moyens multiplicateurs d'effort, interpo sés entre un élément fileté (10) relié à la vis (5) et à la mâchoire mobile (3), et agis sant sur cette dernière pour bloquer d'une façon stable la pièce (23) à la suite du dépas sement du point mort, - des moyens élastiques d'opposition au mouvement axial de la vis (5) par rapport au corps de l'étau (1), lesdits moyens élastiques étant sollicités pendant le mouvement des moyens multiplicateurs d'effort jusqu'à arriver au point mort et bloquant par réaction élasti que la pièce (23) interposée entre les deux mâchoires (2,3) en position stable de travail. 2. Etau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens multiplicateurs d'effort sont constitués par une articulation à genouillère. 3. Etau selon les revendications 1 et 2, ca ractérisé en ce que les moyens multiplicateurs d'effort comprennent une bielle (13) à extré mités (12, 14) de forme cylindrique, placées dans des cavités correspondantes associées à l'élément fileté (10) et à la mâchoire mobile (3), une des cavités se situant à l'intérieur d'un élément excentrique creux (15) qui peut être actionné depuis l'extérieur. 4. Etau selon les revendications 1 à 3, ca ractérisé en ce que les moyens multiplicateurs d'effort comprennent un demi-écrou fileté (10) accouplé à la vis (5) et muni d'une cavité cy lindrique, dans laquelle s'engage la tête cy lindrique (12) de la bielle (13), dont l'autre extrémité est logée dans une cavitécylindrique de l'élément excentrique (15) placé dans un manchon (16) solidaire de la mâchoire mobile (3), l'excentrique (15) étant solidaire d'un disque denté t17) pour fixer d'une façon amovi ble la commande d'actionnement à levier (18,18'). 5. Etau selon les revendications1 à 3, ca ractérisé en ce qu'il comprend des vis (21,21', 22) de réglage de fin de course angulaire de la bielle (13). 6. Etau selon l'une des revendicationslà4, carac térisé en ce qu'il comprend au moins un ressort préchargé (19) qui agit dans un sens garantissant un accouplement constant entre le demi-écrou (10), la bielle (13) et l'élément excentrique (15). 7. Etau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens élastiques d'opposition sont constitués de ressorts (9), interposés entre le corps de l'étau (1) et une partie solidaire de la vis (5). 8. Etau selon les revendications 1 et 7, carac térisé en ce que les ressorts (9) sont logés dans une cavité ménagée à une extrémité du corps de l'étau (1) et sont tenus en place par un embout (8) fixé à une extrémité de la vis (5). 9. Etau selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre pneumatique (24) d'actionnement de la commande à levier (18'). 10. Etau selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre hydraulique fixé à la vis (5) en remplacement de l'embout (8) pour l'actionnement axial di rect de la vis, les vis (21, 21',22) étant ré glées de façon à supprimer la course angulai re de-la bielle (13) et pour rendre solidaire la mâchoire fixe (3) et la vis (5).