Brevet FR2527124A1 — publié le 19831125

La présente invention se rapporte, d'une manière générale, à un mandrin à dépression ou dispositif sembla- ble pour maintenir ou assujettir des pièces et elle a trait plus particulièrement à un mandrin ou plateau de fixation qui comporte une surface qui peut venir en appui contre une pièce et qui, au gré d'un opérateur, crée une dépression de maintient entre une partie de la surface conçue pour venir en appui contre une pièce et une pièce en contact avec la surface. Le type général de porte-pièce à dépression au- quel celui de la présente invention peut être comparé est bien connu Des exemples de tels dispositifs de porte-piè- ce sont décrits dans une demande de brevet des EUA no 304. 152 cédée à la demanderesse et les brevets des EUA no 1-198 402, no 3 156 462 et no 4 221 356 Dans de tels dis- positifs de la technique antérieure, une surface support de pièce est formée par un élément perméable à l'air qui est disposé au-dessus d'une chambre à vide ou autre espa- ce sous vide Lorsqu'une pièce est placée sur la surface support, la dépression transmise à travers l'élément per- méable à l'air depuis l'espace sous vide provoque, en com- binaison avec la pression atmosphérique, l'application d' une force à la pièce, la poussant fermement en appui con- tre la surface support On doit noter, cependant, que dans les dispositifs de la technique antérieure, l'élément per- méable à l'air établit des trajets d'écoulement d'air en- tre la pièce et l'espace sous vide De tels trajets d'écou- lement sont formés, dans l'élément perméable à l'air des brevets ci-dessus mentionnés, par au moins un trou nette- ment défini traversant l'élément ou par les pores de la matière poreuse qui constitue l'élément Le principal avan- tage lié à la présence de trajets d'écoulement d'air d'un type quelconque formés dans l'élément support est que si le porte-pièce fonctionne avec une pompe à vide il possé- de alors une capacité de maintien continue étant donné que l'espace située au-dessus de l'élément perméable à l'air est continuellement mis sous vide par la pompe à vide Ty- piquement, cependant, s'ilexiste dans l'élément perméable à l'air une série de trajets d'écoulement d'air et si la pièce à fixer a des dimensions telles qu'elle ne couvre pas la totalité des trajets d'écoulement d'air, les fui- tes d'air à travers les trajets exposés limitent forte- ment l'efficacité de maintien du dispositif du fait de l'abaissement de la dépression dans l'espace à vide Pour surmonter cet effet de suppression du vide, de l'air qui s'écoule à travers l'élément dans l'espace, le dispositif forte-pièce nécessite généralement une pompe à vide de haute capacité ou les trajets d'air découverts doivent être obturés ou masqués pour éviters les fuites d'air. Un but général de la présente invention est de réaliser un mandrin ou porte-pièce à dépression qui uti- lise un élément d'appui contre la pièce à travers lequel l'air ne peut aucunement s'écouler et qui, par conséquent, évite les limitations précitées liées aux dispositifs por- te-pièces à dépression de la technique antérieure. Un but plus particulier de l'invention est de réaliser un mandrin ou porte-pièce à dépression capable de s'adapter à une large gamme de dimensions de pièce sans nécessiter le masquage ou l'obturation de fuites d' air de l'élément support En d'autres termes, le porte- pièce de l'invention accepte et maintient d'une manière satisfaisante toute pièce placée en contact avec lui et dont les dimensions sont comprises à l'intérieur d'une large gamme de dimensions, sous réserve uniquement que la pièce soit relativement non poreuse et qu'elle com- porte une surface d'appui contre le porte-pièce qui s' adapte ou soit capable de s'adapter d'une manière géné- rale à la forme de la surface du porte-pièce. D'autres buts et avantages de l'invention appa- raitront à la lecture de la suite de la description et à exament des dessins annexés et des revendications. En résumé, la présente invetion a pour objet un porte-pièce, comportant des moyens imperméables à l' air qui définissent une surface d'appui et une cavité à l'intérieur de la surface d'appui La cavité formée affleure la surface d'appui et est complètement entou- rée par elle Une feuille de matière flexible imperméa- ble à l'air est étalée sur la surface d'appui et sur la cavité et forme un joint d'étanchéité avec la surface d'appui autour de la cavité Des moyens sont prévus pour tirer, au gré d'un opérateur, la matière flexible imperméable à l'air qui recouvre la cavité dans la ca- vité de sorte que si une pièce est placée contre la feuille de matière imperméable à l'air dans une dispo- sition dans laquelle elle s'étend au-dessus de la cavi- té et si la partie de ladite matière recouvrent la cavi- té est alors tirée dans la cavité, la pièce et le porte- pièce sont maintenus assemblés par un espace sous vide créé entre la pièce et la partie de la matière qui est tirée dans la cavité. L'invention a pour objet un porte-objet capa- ble de créer au moins un espace sous vide entre la piè- ce et la matière flexible imperméable à l'air Elle a également pour objetun porte-pièce ayant une surface support de pièce relativement grande et capable de créer une série de tels espaces sous vide Un tel porte-pièce comportant une surface support relativement grande et ayant la capacité de créer une série d'espaces sous vi- de évite les limitations précitées liées aux porte-piè- ce de la technique antérieure qui comportent une série de trajets d'écoulement d'air et qui sont utilisés pour maintenir des pièces dont les dimensions sont comprises à l'intérieur d'une large gamme de dimensions Du fait qu'il n'y a pas de trajets d'écoulement d'air dans le porte-pièce, il n'est pas besoin de masquer ou d'obturer des trajets d'airlaissés découverts par une pièce et le porte-pièce est capable de fixer des pièces ayant une grande diversité de dimensions sans nécessiter le masqua- ge ou l'obturation de l'élément support lorsqu'on passe d'une pièce à une autre, que les pièces successives aient les mêmes dimensions ou qu'elles aient des dimensions différentes. Dans les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple: la figure 1 est une vue en perspective d'un man- drin ou porte-pièce à dépression mettant en oeuvre la pré- sente invention; la figure 2 est une vue en coupe verticale pri- se suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue à plus grande échelle des cavités à vide de la figure 2; la figure 4 est une vue semblable à celle de la figure 2 mais qui représente un autre mode de réalisation de l'invention et montre la condition de la matière en feuille flexible avant qu'elle soit tirée à divers empla- cements dans les cavités du porte-pièce; et la figure 5 est une vue du porte-pièce de la fi- gure 4 montrant la condition de la matière flexible après qu'elle a été tirée à divers emplacements dans les cavités du porte-pièce. La figure 1 représente un porte-pièce, désigné par la référence générale 10, qui fait application de la présente invention Le porte-pièce comporte des moyens supports qui sont constitués par un large élément support plat, désigné par la référence générale 12, une feuille flexible 14 de matière imperméable à l'air recouvrant la surface supérieure de l'élément support et une pompe à vide 16 Une pièce W qui est essentiellement non poreuse et a une surface inférieure relativement lisse et posi- tionnée sur la feuille de matière flexible 14. Comme représenté sur la figure 2 à laquelle on se référera, l'élément support 14 est constitué, en partie, par un châssis 18 en forme de cuvette et par une plaque épaisse 20 qui recouvre le châssis 18 et forme un joint étanche à l'air avec les bords supérieurs du châssis Plu- sieurs pieds 22, 22 sont fixés au-dessous du châssis 18 et portent le poids de l'élément support 12 et d'une piè- ce W placée sur lui L'épaisse plaque 20 est une corps rigide en une matière imperméable à l'air, telle qu'un métal ou matière plastique, et elle comporte une surface d'appui supérieure 24. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 à 3, la surface d'appui 24 est plate et particulièrement bien adaptée pour porter des pièces ayant des surfaces infé- rieures plates Cependant, si une pièce que l'on désire maintenir a une surface inférieure incurvée, un porte- pièce selon cette invention devra avoir une surface d' appui incurvée d'une forme correspondant à celle de la pièce On comprendra, par conséquent, que bien que la surface d'appui 24 de l'élément support ait été représen- tée comme étant plate, une telle planéit 6 n'est pas une caractéristique essentielle de l'invention et n'a été choisie qu'à des fins d'illustration. Dans la plaque 20 de l'élément support 12 sont formées plusieurs cavités 26, 26 réparties sur la super- ficie de la surface d'appui 24 Chaque cavité 26 affleu- re la surface d'appui qui l'entoure complètement de façon qu'elle soit isolée des cavités adjacentes situées sur des lignes tracées sur la surface 24 Chaque cavité se présen- te en partie sous la forme d'un évidement concave 30 for- mé dans la surface d'appui et en partie sous la forme d' un alésage cylindrique 32 plus petit s'étendant à partir du centre de l'évidement 30 à travers la plaque 20. Une feuille flexible en une matière élastomère 14 imperméable à l'air telle que du caoutchouc ou du néo- prène est étalée sur la surface d'appui et sur les cavités. Comme représenté sur la figure 3, à laquelle on se référe- ra, la partie 34 de la matière en feuille en contact avec la surface support et qui entoure les cavités forme un joint d'étanchéité avec la surface d'appui autour des cavi- tés et empêche l'air de pénétrer dans les cavités à partir du côté surface d'appui de la plaque 20 La partie 36 de la matière en feuille qui recouvre chaque cavité fournit à chaque cavité une couverture constituée par une membra- ne élastique A sont état non déformé, chaque partie 36 de la matière 14 qui recouvre une cavité 26 se trouve dans un plan, son état plan est représenté par les lignes en pointillé sur la figure 2 La flexibilité de la matière en feuille 14 permet à une partie 36 de la matière en feuille recouvrant une cavité d'être tirée dans sa cavité respective, comme représenté en traits pleins sur la figu- re 3, lorsqu'un vide y est appliqué, comme on le décrira ci-après Lorsque le vide de la cavité est supprimé, la partie 36 reprend élastiquement son état indéformée. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure l à laquelle on se référera, la pompe 16 à vide est raccordée à l'élément support 12 par l'intermédiaire d'un tuyau 38 à vide Le tuyau 38 à vide est reçu dans un orifice formé dans un côté du châssis 38 de l'élément sup- port et permet d'appliquer un vide dans l'espace intérieur du châssis 18, lorsque la pompe 16 est actionnée Comme plus particulièrement représenté sur la figure 2, les es- paces formants cavité de la plaque 20 de l'élément support communiquent entre eux par l'intermédiaire de l'espace in- térieur du châssis 18 et ils sont, par conséquent, mis sous vide simultanément par la pompe 16 lorsque l'intérieur du châssis est mis sous vide La pompe 16 comporte un Inter- rupteur 40 de marche/arrêt de sorte que le fonctionnement de la pompe peut être commandé au gré d'un opérateur. Pour utiliser le porte-pièce 10 de la présente in- vention on place une pièce W, alors que la pompe 16 à vide est à l'arrêt, sur la surface supérieure de la feuille de matière 14 imperméable à l'air de façon qu'elle recouvre au moins une cavité 26 Lorsque la pièce est en place, on met la pompe 16 en marche Le vide produit par la pompe dans l'intérieur du châssis 18 de l'élément support et dans les cavités 26, 26 tire les parties 36, 36 recouvrant les cavités de la matière 14 dans leurs cavités respectives. La pièce W est, de ce fait, tenue en appui contre l'élément support 12 par les espaces sous vide 42, 42 représentés sur la figure 2, créés entre la surface inférieure de la pièce et les parties 36, 36 de la matière qui sont tirées dans les cavités Tant que la surface inférieure de la pièce recouvre complètement au moins une cavité, la pièce peut avoir des dimensions quelconques à l'intérieur de la gam- me de dimensions susceptibles d'être portées par l'élément support 12. Les figures 4 et 5 représentent un porte-pièce 44 qui constitue un autre mode de réalisation de la pré- sente invention Le porte-pièce 44 comprend un élément sup- port 46 qui comporte une plaque supérieure 50, une plaque inférieure 54 et un châssis 56 en forme de cuvette assem- blés entre eux dans une disposition superposée, comme re- présenté La plaque supérieure forme une surface d'appui 48 et elle comporte une série d'alésages traversants cy- lindriques 58, 58 définissant des cavités dont le diamè- tre est nettement plus petit que celui des alésages 52, 52 de la plaque supérieure 50 Lorsque les plaques supé- rieure et inférieure sont fixées entre elles, chaque alé- sage 52 est en alimengement coaxial avec un alésage 58 de la plaque inférieure Une feuille flexible 59 de matière imperméable à l'air est étalée sur la surface 48 d'appui des pièces et sur les cavités formées par les alésages 52,52. Dans le porte-pièce 44 les parties de la matiè- re 59 qui recouvrent les alésages 52,52 sont assemblés par des moyens appropriés, par exemple par de la colle, aux extrémités supérieures de tiges de traction 60, 60 Cha- que tige de traction 60 s'étend à partir de la face in- férieure de la matière en feuille 59 dans les alésages coaxialement alignés des plaques supérieure et inférieure et est raccordée à son extrémité inférieure et à un méca- nism articulé 80 Le mécanisme articulé 80 comporte un vilebrequin 62 et plusieurs paires de biellettes paral- lèles 82,82 Chaque biellette-est disposée adjacente et parallèle à l'autre biellete de la paire respective et est montée pivotante à une première extrémité sur une partie 84 du vilebrequin qui traverse un alésage formé dans cette première extrémité de la biellette L'extré- mité inférieure de chaque tige de traction 60 est posi- tionnée entre les biellettes d'une paire respective de biellettes auxquelles elle est assemblée de manière pi- votante au moyen d'un axe de pivot reçu dans des trous coaxialement aligéns formés dans la tige de traction et dans les biellettes La vilebrequin 62 est porté a ses extrémités opposées dans des paliers montés dans les cô- tés opposés du châssis 56 et à divers emplacements de sa longueur par des paliers à chapeau 64,64 montés-dans -le châssis support 56 Une extrémité du vilebrequin 62 s' étend à travers un côté du châssis 56 et une manivelle 66 est fixée à cette extrémité saillante La manivelle 66 permet à un opérateur de faire tourner le vilebrequin 62 de façon à soulever et abaisser les parties de la ma- tière 59 disposées au-dessus des alésages 52,52 de la pla- que supérieure lorsque les tiges de traction coulissent vers le haut et vers le bas dans les petits alésages 58, 58 de la plaque inférieure 54. Pour utiliser le porte-pièce 44, on place une pièce sur la surface supérieure de la matière en feuille imperméable à l'air de façon qu'elle recouvre au moins une cavité, alors que les tiges de traction 60, 6 'E zont disposées à leur position haute extrême dans l'élément support 46, comme représenté sur la figure 4 Lorsque la pièce est en place, un opérateur tourne la manivelle 66 pour déplacer les tiges de traction 60, 60 vers leur position basse extrême dans l'élément support, comme représenté sur la figure 5, de sorte que les parties de la matière 59 qui recouvrent les cavités sont tirées dans leurs cavités respectives La pièce est alors main- tenue sur l'élément support 46 par les espaces sous vide 68, 68 créés entre la surface inférieure de la pièce X et les parties de la matière 59 tirées dans les cavités. On comprendra qu'on peut apporter les modifica- tions aux modes de réalisation décrits ici sans s'écar- ter pour cela de l'esprit de l'invention Par exemple, bien que les modes de réalisation décrits ici aient été représentés comme étant d'une nature générale fixe, la nature fixe du porte-pièce n'est pas une caractéristique essentielle de l'invention Le porte-pièce peut être fi- xe par rapport à la terre ou à un support quelconque et utilisé avec un outil ou instrument déplacé à la main ou par une machine ou le porte-pièce peut être suscepti- ble d'être déplacé à la main ou par une machine et être utilisé avec un outil ou un instrument fixe En outre, bient que les ouvertures des cavités qui débouchent dans la surface d'appui aient été représentéescomme ayant une forme circulaire, la forme circulaire n'est pas une ca- ractéristique essentielle de l'invention Il peut être avantageux dans certaines applications de maintien de pièces qu'une unique ouverture de cavité ait une forme qui ressemble à celle du dessous de la pièce de sorte qu' on comprendra qu'une ouverture de cavité formée dans la surface deappui peut avoir une forme géométrique quelcon- que et rester conforme aux aspects les plus généraux de l'invention. Le mode de réalisation des figures 4 et 5 repré- sente un mécanime articulé à vilebrequin pour tirer mécani- quement les parties de la matière en feuille recouvrant les cavités dans les cavités associées mais un tel mécanisme articulé n'est pas une caractéristique essentielle de 1 ' invention Des moyens pour tirer mécaniquement la matière dans les cavités peuvent être fournis par un mécanisme ar- ticulé comportant des joints à genouillère Par conséquent, les modes de réalisation ont été décrits à titre d'illustra- tion et non de limitation. REVENDICATIONS 1 Un porte-pièce caractérisé en ce qu'il com- porte: des moyens supports ( 12; 46) constitués par une ma- tière imperméable à l'air définissant une surface d'appui ( 24,48) et une cavité ( 26,52) formée à l'intérieur de la- dite surface d'appui, ladite cavité affleurant la surface d'appui qui l'entour complètement; une feuille flexible ( 14; 59) de matière imperméable à l'air établée sur la sur- face d'appui et sur la cavité, une partie ( 36) de cette manière recouvrant la cavité et une autre partie ( 34) de cette matière entourant la cavité et formant un joint d' étanchéité avec la surface d'appui autour de la cavité; et des moyens ( 32,38,16,40; 60,84,62,66) pour tirer, au gré d'un opérateur, la partie de matière qui recouvre la cavité dans la cavité de sorte que si une pièce est pla- cée contre la matière en feuille dans une disposition dans laquelle elle se trouve située au-dessus de la ca- vité et si la partie de la matière en feuille qui recou- vre la cavité est alors tirée dans la cavité, la pièce et le porte-pièce est maintenus assemblés par un espace sous vide ( 42,68) créé entre la pièce et la partie de la matière flexible imperméableà l'air qui esttirée dans la cavité. 2 Un porte-pièce selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens servant à tirer la partie de la matière qui recouvre la cavité comprennent: une pom- pe ( 16) à vide et un conduit pneumatique ( 38,32) raccordé entre les moyens ( 12) qui définissent une surface d'appui ( 24) et la pompe à vide de manière à permettre à la pompe de communiquer avec la cavité. 3 Un porte-pièce selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les moyens servant à tirer la partie de la matière qui recouvre la cavité comprennent: des moyens mé- caniques ( 60,84,82,62,66) reliés de manière opérante a la partie de la matière en feuille qui recouvre la cavité. 4 Un porte-pièce selon la revendication 3, carac- térisé en ce que les moyens mécaniques comprennent une tige ( 60) assemblée, à une extrémité, à la partie de la matière en feuille ( 59) qui recouvre la cavité ( 52) et montée axia- lement coulissante par rapport aux moyens supports entre une première position dans laquelle la partie de la matiè- re en feuille qui recouvre la cavité est de nouveau avec la surface d'appui et une seconde position dans laquelle la par- tie de la matière en feuille qui recouvre la cacité est si- tuée tirée dans la cavité. Un porte-pièce selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les moyens supports comprennent une pla- que ( 20,50) ayant une face plate et un évidement ( 30) for- mé dans ladite face, cette face plate formant la surface d'appui et l'évidement formant la cavité formée dans la surface. 6 Un porte-pièce selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la feuille flexible de matière imperméable à l'air est une feuille de matière élastomère. 7 Une porte-pièce selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la cavité ( 26,52) est une première cavité et en ce que les moyens supports comprennent au moins une seconde cavité ( 26,52) formée à l'intérieur de la surface d'appui, la seconde cavité affleurant la surfa- ce d'appui qui l'entoure complètement de sorte que les cavi- tés sont isolées les unes des autres le long de lignes si- tuées sur la surface d'appui; en ce que la feuille flexi- ble ( 14,59) de matière imperméable à l'air est également étalée sur la seconde cavité, une partie de ladite matiè- re recouvrant la seconde cavité et une autre partie de la matière entourant la seconde cavité et une autre partie de la matière recouvrant la seconde cavité et formant un joint d'étanchéité avec la surface d'appui autour de la seconde cavité; et en ce que les moyens ( 32,38,16, 40,60,84, 62,66) servant à tirer ladite partie de la matière en feuill le dans la cavité comprennent des moyens pour tirer simul- tanément les parties de la matière en feuille qui recou- vrent les deux cavités dans les deux cavités de sortie que, lorsqu'une pièce est placée contre la feuille de matière imperméable à l'air dans une disposition dans laquelle elle est située au-dessus des deux cavités et que les parties de la matière imperméable à l'air qui recouvrent les cavités sont alors tirées dans leurs cavités respectives, la pièce et le porte-pièce sont maintenus assemblés par les espaces sous vide créés entre la pièce et les parties de la matiè- re flexible imperméable à l'air qui sont tirées dans les deux cavités. 8 Un porte-pièce selon la revendication 7, ca- ractérisé en ce que les moyens servant à tirer la partie de la matière imperméable à l'air qui recouvre la cavité dans la cavité sont constitués par une unique pompe ( 16) à vide et par deux conduite pneumatiques ( 32, 32) qui sont raccordés entre les moyens définissant une surface d'appui et la pompe à vide et qui permettent à la pompe à vide de communiquer simultanément avec chacune des deux cavités. 9 Un porte-pièce selon la revendication 7, ca- ractérisé en ce que les moyens servant à tirer la partie de la matière imperméable à l'air qui recouvre la cavité dans la cavité sont constitués par des moyens mécaniques ( 60,60,82,84,62,66) reliés de manière opérante à chacune des deux parties de la matière imperméable à l'air qui recouvrent une cavité respective. Un porte-pièce selon la revendication 9, ca- ractérisé en ce que lesdits moyens mécaniques servant à tirer les parties de la matière imperméable à l'air com- prennent: deux tiges dons chacun est assemblée à une de ses extrémités à celle des deux parties de la matière en feuille qui recouvrent les cavités qui lui correpond cha- cune des deux tiges étant montée axialement coulissante par rapport aux moyens supports ( 46) entreune première position dans laquelle la partie de la matière en feuille recouvrant une cavité qui lui est associée est de niveau avec la surface d'appui et une seconde position dans la- quelle ladite partie associée recouvrant une cavité est tirée dans la cavité associée et des moyrens ( 82,84,62,66) actionnables au gré d'un opérateur pour déplacer sélecti- vement les tiges simultanément entre les première et secon- de positions. 11 Un porte-pièce caractérisé en ce qu'il com- porte: des moyens supports constitués par une matière im- perméable à l'air définissant une surface d'ppui ( 24,48) et une série de cavités ( 26,52) formaées à l'intérieur de la surface d'appui et étant complètement entourée par la surface d'appui de sorte que chacun des cavités est iso- lée des autres le long de lignes situées sur la surface d'appui; une feuille flexible ( 14,59) d'une matière imper- méable à l'air étalée sur la surface d'appui et sur les ca- vités, une partie ( 36) de la feuille recouvrant chaque ca- vité et une autre partie ( 34) de la feuille entourant cha- que cavité et formant un joint d,étanchdité avec la sur- face d'appui autour de chaque cavité; et des moyens ( 32,38, 16,40,60,82, 84,62,66) pour tirer, au gré d'un opérateur, toutes les parties de la feuille recouvrant des cavités simultanément dans leurs cavités respectives de sorte quel lorsqu'une pièce est placée contre la feuille dans une dis- position dans laquelle elle est située au-dessus d'au moins l'une des cavités, et que les parties de la feuille qui re- couvrent les cavités sont tirées dans leurs cavités respec- tives, la pièce et le porte-pièce sont maintenus assemblés par l'espace vide ( 42,68) créé entre la pièce et la partie ou les parties de la feuille qui recouvrent 3 aou les cavi- tés.