Brevet FR2550113A1 — publié le 19850208

L'invention concerne un tour avec une fixation de pièece à entraînement mécanique rattachée à l'une des extrémités de la broche de tournage, en particulier un mandrin de serrage, et un cylindre de serrage monté à l'autre extrémité 5 de la broche et dont le piston axial est relié, par l'intermédiaire d'une barre de serrage prévue dans la broche de tournage creuse, à un organe de serrage axial central de la fixation de pièce. Sur des tours bien connus de ce genre, la fixation 10 de pièce est montée, le plus souvent à l'aide d'une bride de mandrin appropriée, à la tête de la broche de tournage et la barre de serrage est fixée sur l'organe de serrage de la fixation de pièce au moyen de raccords à vis, De telles fixations ont souvent donné de bons résultats, mais elles ne 15 conviennent pas pour un changement rapide et notamment automatique des fixations de pièces sur la broche de tournage, ce qui est souhaitable pour les tours automatiques à commande électronique. La présente invention a pour objet de réaliser sur 20 un tour du genre précité la liaison de la fixation de pièce avec la broche de tournage et la barre de serrage de façon à permettre un montage et un démontage rapides et aisés de la fixation de pièce sur la broche de tournage et, en définitive, un remplacement automatique aussi simple que possible par 25 une autre fixation de pièce. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'entre la broche de tournage et la fixation de pièce est prévue une tête de serrage avec un corps de tête de serrage monté sur l'extrémité de la broche et traversé par la barre 30 de serrage, ladite tête de serrage comprenant des boulons de tension guidés radialement, avec des têtes de boulons pouvant être déplacées vers l'extérieur au-delà de la surface périphérique du corps de la tête de serrage, ainsi que des cylindres avec des pistons d'entraînement actionnant les boulons de tension et, du côté de la fixation de pièce, des organes de centrage pour la fixation de pièce, que la fixation de pièce présente un collet recouvrant à l'extérieur le corps de la tête de serrage dans le sens axial en direction de la broche de tournage et évidé pour permettre l'engagement des têtes de boulons, lesdites têtes de boulons et le collet étant axialement contigus sur des surfaces de serrage obliques de telle façon que, lorsque les boulons de tension sont poussés radialement vers l'extérieur, la fixation de 5 pièce, par l'intermédiaire des surfaces de serrage et du collet, est axialement attirée contre le corps de la tête de serrage et centrée sur ce dernier, et que la barre de serrage pouvant être tournée d'une quantité limitée et l'organe de serrage sont reliés axialement par un dispositif d'accouple10 ment qui peut être embrayé et débrayé par rotation de la barre de serrage. En conclusion, la tête de serrage prévue selon l'invention réalise avec ses boulons de tension la fixation et le centrage de la fixation de pièce dont l'organe de serrage sur la barre de serrage peut être embrayé et débrayé uniquement par la rotation de ladite barre de serrage Il suffit donc d'un déplacement radial des boulons de tension et d'une rotation de la barre de serrage pour raccorder ou pour séparer la fixation de pièce Tout comme l'habituelle 20 course axiale de serrage et de desserrage de la barre de serrage, ces mouvements de réglage peuvent être commandés et automatisés d'une manière simple de façon à obtenir un système de changement rapide pour des fixations de pièces qui, en combinaison avec le tour, permet d'une manière simple d'utiliser des fixations de pièces placées dans un magasin dans l'ordre des phases d'usinage préprogrammées et de les changer automatiquement en un minimum de temps. En détail, le collet peut être prévu sur un élément à bride monté de manière amovible sur la fixation de pièce de telle façon que la fixation de pièce existante peut également être équipée a posteriori d'un tel élément à bride avec collet et transformée ainsi pour l'utilisation sur la tête de serrage prévue selon l'invention De préférence, le collet pour l'engagement des têtes des boulons de tension 35 est muni d'une rainure annulaire dont la paroi latérale arrière, ctest-à-dire dirigée vers la broche de tournage et servant de surface de serrage pour les têtes de boulons, est conformée en surface conique sur laquelle s'appuient les têtes de boulons avec une surface de serrage correspondante. 3 2550113 Une importance particulière doit être accordée à la proposition de l'invention de prévoir dans le corps de la tête de serrage une bague de verrouillage mobile dans-le sens axial, qui est montée de manière rigide en torsion sur la barre de serrage et qui, dans la position de rotation dans laquelle la barre de serrage est embrayée sur l'organe de serrage, verrouille les boulons de tension dans leurs positions de serrage dépassant radialement vers l'extérieur. En revanche, dans la position de rotation correspondant 10 à l'état débrayé de la barre de serrage, elle permet le retrait radial des boulons de tension jusqu'à la libération de la fixation de pièce Ce verrouillage empêche que par exemple en cas d'incident dans le système de fluide sous pression la fixation de pièce se sépare de la tête de 15 serrage lorsque la barre de serrage est embrayée sur l'organe de serrage de la fixation de pièce, c'est-à-dire lorsque le tour est en état de service ou en service Ainsi, il est superflu de prévoir des soupapes de sûreté particuli 6 respour le système de fluide sous pression qui actionne 20 les pistons d'entraînement des boulons de tension; il suffit donc de prévoir de telles soupapes de sûreté dans les systèmes de fluide sous pression pour le déplacement axial et pour la rotation de la barre de serrage En détail, les boulons de tension sont conformés avantageusement comme tiges de piston des pistons de commande dirigées radialement vers l'extérieur et ces dernières sont munies, dans la direction opposée, de poussoirs qui traversent radialement le corps de la tête de serrage et prennent appui sur la bague de verrouillage laquelle est pourvue d'évidements pour 30 recevoir les poussoirs dans la position de déverrouillage. Selon l'invention, le dispositif d'accouplement entre la barre de serrage et l'organe de serrage se compose d'une tête d'accouplement sur la barre de serrage avec des cames d'accouplement réparties sur la circonférence et d'un 35 logement d'accouplement sur l'organe de serrage avec, du côté de la broche, des saillies d'accouplement dépassant radialement vers l'intérieur et permettant, dans la position de rotation de la barre de serrage correspondant à l'état de désaccouplement, le passage axial de la tête d'accouplement dans le logement d'accouplement dans lequel la tête d'accouplement peut être tournée jusqu'à ce que, dans la position correspondant à l'état embrayé de la barre de serrage, les cames d'accouplement recouyrent axialement les saillies d'accouplement et réalisent ainsi une liaison résistant à la traction entre l'organe de serrage et la barre de serrage. Pour la rotation de la barre de serrage il convient de prévoir un cylindre de serrage à piston rotatif qui est disposé axialement à côté du cylindre de serrage à piston 1 O axial et dont le piston rotatif est relié de manière rigide en torsion mais mobile dans le sens axial par rapport à la barre de serrage. De préférence, les pistons de commande pour les boulons de tension peuvent être alimentés des deux côtés en 15 fluide sous pression, les conduites de fluide sous pression associées s'étendant dans la broche de tournage et dans les parois du carter des cylindres de serrage vers un distributeur de fluide sous pression dont le carter est fixe Ce distributeur de fluide sous pression alimente avantageuse20 ment aussi les deux cylindres de serrage, à savoir respectivement par l'intermédiaire d'un système de soupapes de sûreté bien connu en soi lequel, en cas d'incident dans le système d'alimentation en fluide sous pression, ferme l'intérieur des cylindres de serrage et maintient de ce fait 25 l'état de service momentané des cylindres de serrage. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente une coupe axiale de la 30 partie avant de la broche de tournage et de la barre de serrage avec la tête de serrage et le mandrin de serrage d'un tour indiqué uniquement en trait interrompu. La figure 2 représente une coupe axiale de l'extrémité arrière de la broche de tournage et de la barre de 35 serrage avec les cylindres de serrage et le distributeur de fluide sous pression du tour. La figure 3 représente une vue de la tête de serrage suivant la figure i dans le sens de la flèche III, la fixation de pièce étant enlevée. La figure 4 représente une coupe transversale de la tête de serrage suivant la figure 1. La figure 5 représente une coupe transversale suivant la ligne V-V de l'objet de la figure 2. La figure 6 représente une coupe transversale suivant la ligne VI-VI de l'objet de la figure 2. La figure 7 représente une coupe transversale suivant la ligne VII-VII de l'objet de la figure 2. Dans la figure 1, le mandrin de serrage commandé et 10 monté en tant que fixation de pièce à l'extrémité avant de la broche de tournage 1 est désigné par 2 et représenté uniquement en trait interrompu étant donné que dans le cadre de l'invention la construction spéciale du mandrin de serrage ne présente pas un intérêt particulier dans la mesure 15 o ce mandrin de serrage comporte, pour l'actionnement de ses mors, un organe de serrage central 4 pouvant être déplacé dans le sens axial et actionné par la barre de serrage 3 A l'autre extrémité de la broche, représentée dans la figure 2, est rattaché un cylindre de serrage 5 dont le piston axial 6 20 est relié, par l'intermédiaire de la barre de serrage 3 prévue dans la broche de tournage creuse 1, à l'organe de serrage 4 du mandrin de serrage 2 Entre l'extrémité avant de la broche de tournage I et le mandrin de serrage 2 est prévue une tête de serrage 7 dont le corps 8 est fixé sur 25 l'extrémité de la broche au moyen de vis indiquées en 9 et traversé, dans une ouverture centrale, par la barre de serrage 3 Le corps 8 de la tête de serrage comprend des boulons de tension 10 guidés radialement et présentant des têtes de boulons 12 pouvant être avancées vers l'extérieur jusqu'au-delà de la surface périphérique l du corps 8 de la tête de serrage Cette position des boulons de tension 10 dans laquelle le mandrin de serrage 2 est solidement fixé sur la tête de serrage 7 est représentée dans le dessin De plus, le corps 8 de la tête de serrage comporte des compar35 timents cylindriques 13 avec des pistons de commande 14 pour l'actionnement des boulons de tension 10 Du côté du mandrin de serrage 2, le corps 8 de la tête de serrage est muni d'éléments de centrage sous la formed'un cône court 15 pour le mandrin de serrage 2 auquel correspond, dans le corps du mandrin de serrage, un logement de cône 16 En outre, la face frontale avant du corps 8 de la tête de serrage est munie d'au moins un tenon 17 qui s'engage dans une mortaise 18 correspondante du mandrin de serrage 2 pour empêcher la rotation de celui-ci par rapport au corps 8 de la tête de serrage Le logement de cône 16 et la mortaise 18 sont ménagés dans une bride 19 du mandrin de serrage qui comprend un collet 20 lequel recouvre axialement l'extérieur du corps 8 de la tête de serrage en direction de la broche de tour10 nage 1 Ce collet 20 est évidé pour permettre l'engagement des têtes de boulons 12, à savoir sous la forme d'une rainure annulaire 21 dont la paroi latérale arrière, c'est-à-dire dirigée vers la broche de tournage 1 et servant de surface de blocage 22 pour les têtes de boulons 12, est conformée en surface conique contre laquelle s'appliquent les têtes de boulons 12 avec une surface de blocage 23 oblique correspondante de telle façon que, lorsque les boulons de tension 12 sont poussés radialement vers l'extérieur, les surfaces de blocage 22, 23 et le collet 20 provoquent l'application 20 axiale de la bride 19 du mandrin de serrage et par conséquent du mandrin de serrage 2 lui-même contre le corps 8 de la tête de serrage et leur centrage sur le cône court 15. La barre de serrage 3 peut être tournée et elle est reliée axialement à l'organe de serrage 4 du mandrin de 25 serrage 2 par un dispositif d'accouplement 24 lequel permet l'embrayage et le débrayage par rotation de la barre de serrage 3 Ce dispositif d'accouplement se compose d'une tête d'accouplement 25 sur la barre de serrage 3, avec des cames d'accouplement 26 dirigées vers l'extérieur et répar30 ties sur la circonférence, et d'un logement d'accouplement 27 sur l'organe de serrage 4 lequel présente, du côté de la broche, des saillies d'accouplement 28 dépassant radialement vers l'intérieur Dans la position de rotation de la barre de serrage 3 correspondant à l'état de désaccouplement, la 35 tête d'accouplement 25 avec ses cames 26 peut être engagée axialement, entre les saillies d'accouplement 28, dans le logement d'accouplement 27 dans lequel la tête d'accouplement 25 peut être tournée jusqu'à ce que, dans la position de la barre de serrage 3 correspondant à l'état embrayé, les canmes d'accouplement 26 passent axialement derrière les saillies d'accouplement 28 comme cela ressort de la figure 3 dans laquelle les saillies d'accouplement 28 et les lacunes 29 laissées entre elles et permettant le passage axial des 5 cames d'accouplement 26 sont indiquées en trait interrompu. La rotation de la barre de serrage 3 provoque en même temps un verrouillage ou déverrouillage des boulons de tension 10 A cet effet, une bague de verrouillage 30 montée de manière rigide en torsion sur la barre de serrage 3 et 10 pouvant être déplacée axialement au moyen d'un assemblage par rainure et languette 31 est disposée dans le corps 8 de la tête de serrage Dans la position de rotation de la barre de serrage 3 correspondant à l'état embrayé sur l'organe de serrage 4, les boulons de tension 10 sont verrouillés dans leurs positions de blocage dans lesquelles ils sont poussés radialement vers l'extérieur et bloquent le mandrin de serrage 2 sur la tête de serrage 7 En revanche, dans la position de rotation de la barre de serrage 3 correspondant à l'état débrayé sur l'organe de serrage 4, les 20 boulons de tension 10 peuvent être ramenés dans le corps 8 de la tête de serrage jusqu'à la libération du mandrin de serrage 2 En détail, les boulons de tension 10 sont conformésen tant que tiges des pistons de commande 14 dirigées radialement vers l'extérieur Les pistons de commande 14 comportent, en outre, du côté opposé, des poussoirs 31 qui traversent radialement le corps 8 de la tête de serrage et prennent appui sur la bague de verrouillage 30 munies d'évidements 32 qui reçoivent les poussoirs 31 dans la position de déverrouillage Les pistons de commande 14 pour 30 les boulons de tension 10 peuvent être alimentés des deux scôtés en fluide sous pression Les conduites de fluide sous pression associées FS, F 6 s'étendent dans la broche de tournage 1 et dans les parois des cylindres de serrage 5, 33 vers le distributeur de fluide sous pression 34 dont le 35 carter ne participe pas à la rotation de la broche de tournage 1 et des cylindres de serrage 5, 33 et qui porte de la manière habituelle les raccordements pour l'arrivée et l'évacuation du fluide sous pression Ce distributeur de fluide sous pression 34 alimente également le cylindre de serrage 5 avec le piston de serrage axial 6 ainsi que le cylindre de serrage 33 avec piston rotatif 35 prévu pour la rotation de la barre de serrage 3 qui est disposé axialement à côté du cylindre de serrage 5 avec le piston axial 6 et dont le piston rotatif 35 est à son tour relié de manière rigide en torsion mais mobile dans le sens axial à la barre de serrage 3 au moyen d'un assemblage par rainure et languette 36 Les deux conduites de fluide sous pression alimentant le cylindre de serrage 5 avec le piston de seri O rage axial 6 sont désignées par F 3, F 4, alors que les conduites de fluide sous pression alimentant le cylindre de serrage 33 avec le piston rotatif 35 portent les références F 1, F 2 L'alimentation des deux cylindres de serrage 5, 33 se fait respectivement par l'intermédiaire d'un système de 15 soupapes de sûreté 37 bien connu en soi qui, en cas d'incident dans le système d'alimentation en fluide sous pression, ferme les compartiments des cylindres de serrage 5, 33 et maintient ainsi l'état de service momentané de ces derniers. Ces systèmes de soupapes de sûreté ne demandent pas une 20 description plus détaillée étant donné qu'ils sont bien connus en soi et qu'ils sont sans importance particulière pour la compréhension de l'invention. Afin de pouvoir retirer le mandrin de serrage 2 de la tête de serrage 7, en vue d'un changement de mandrin, le piston de serrage axial 6 du cylindre de serrage 5 se déplace tout d'abord dans sa position de fin de course axiale avant, ce qui correspond à une arrivée de fluide sous pression par l'intermédiaire de la conduite de fluide sous pression F 4. La barre de serrage 3 est tournée par rotation du piston rotatif 35 de telle façon que les boulons de tension-10 de la tête de serrage 7 sont déverrouillés et que la barre de serrage est désaccouplée de l'organe de serrage Cela correspond à l'arrivée du fluide sous pression au cylindre de serrage 33 par l'intermédiaire de la conduite de fluide sous 35 pression F 2 Ensuite, les pistons de commande 14 actionnant les boulons de tension 10 sont ramenés radialement vers l'intérieur, ce qui correspond à une commande hydraulique par l'intermédiaire de la conduite F 5 Le mandrin de serrage 2 est désormais séparé aussi bien de la tête de serrage 7 que de la barre de serrage 3 et il peut être retiré axialement Inversement, pour le montage du mandrin 2, celui-ci doit tout d'abord être amené en butée contre le corps 8 de la tête de serrage Ensuite, les pistons de commande 14 pour les boulons de tension 10 doivent être déplacés radialement vers l'extérieur, ce qui a pour effet de tirer le mandrin de serrage 2 vers la tête de serrage 7 et sur le cône court 15. Cela correspond à une commande hydraulique des pistons de commande 14 par l'intermédiaire de la conduite de fluide sous pression F 6 Ensuite, la barre de serrage 3 est tournée à l'aide du piston rotatif 35, ce qui entraîne l'embrayage du dispositif d'accouplement 24 entre la barre de serrage 3 et l'organe de serrage 4 Simultanément, les boulons de tension 10 sont verrouillés par l'intermédiaire de la bague 15 de verrouillage 30 Cela correspond à une arrivée de fluide sous pression au cylindre de serrage 33 par l'intermédiaire de la conduite Fl. REVENDICATIONS 1 Tour avec une fixation de pièce ( 2) à entraînement mécanique rattachée à l'une des extrémités de la broche de tournage ( 1), en particulier un mandrin de serrage, et un cylindre de serrage ( 5) monté à l'autre extrémité de la broche et dont le piston axial ( 6) est relié, par l'intermédiaire d'une barre de serrage ( 3) prévue dans la broche de tournage creuse ( 1), à un organe de serrage ( 4) axial central de la fixation de pièce ( 2), caractérisé par le fait qu'il 10 comporte, entre la broche de tournage ( 1) et la fixation de pièce ( 2), une tête de serrage ( 7) avec un corps ( 8) de tête de serrage monté à l'extrémité de la broche et traversé par la barre de serrage ( 3), ladite tête de serrage ( 7) comprenant des boulons de tension ( 10) guidés radiale15 ment, avec des têtes de boulon ( 12) pouvant être déplacées vers l'extérieur au-delà de la surface périphérique ( 11) du corps ( 8) de la tête de serrage, ainsi que des cylindres ( 13) avec des pistons de commande ( 14) actionnant les boulons de tension ( 10) et, du côté de la fixation de pièce ( 2), des 20 organes de centrage ( 15, 17) pour la fixation de pièce ( 2), que la fixation de pièce ( 2) présente un collet ( 20) recouvrant à l'extérieur le corps ( 8) de la tête de serrage dans le sens axial en direction de la broche de tournage ( 1) et évidé pour permettre l'engagement des têtes de boulons ( 12), lesdites têtes de boulons ( 12) et le collet ( 20) étant axialement contigus sur des surfaces de serrage obliques de telle façon que, lorsque les boulons de tension ( 10) sont poussés radialement vers l'extérieur, la fixation de pièce ( 2), par l'intermédiaire des surfaces de blocage ( 22, 23) et du collet ( 20), est attirée contre le corps ( 8) de la tête de serrage et centrée sur ce dernier, et que la barre de serrage ( 3) pouvant être tournée d'une quantité limitée et l'organe de serrage ( 4) sont reliés axialement par un dispositif d'accouplement ( 24) qui peut être embrayé et débrayé par 35 rotation de la barre de serrage ( 3). 2 Tour selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pour l'engagement des têtes de boulons ( 12), le collet ( 20) comporte une rainure annulaire ( 21) dont la paroi latérale ( 22) arrière, c'est-àdire dirigée vers la broche de tournage ( 1) et servant de surface de blocage pour les têtes de boulons ( 12), est conformée en surface conique contre laquelle s'appliquent les têtes de boulons ( 12) avec une surface de blocage ( 23) correspondante. 3 Tour selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que dans le corps ( 8) de la tête de serrage est prévue une bague de verrouillage ( 30) montée de manière mobile dans le sens axial et rigide en torsion sur 10 la barre de serrage ( 3) qui, dans la position de rotation provoquant l'accouplement de la barre de serrage ( 3) sur l'organe de serrage ( 4), verrouille les boulons de tension ( 10) dans leurs positions de blocage dans lesquelles ils sont poussés radialement vers l'extérieur et qui, dans la 15 position de rotation de la barre de serrage ( 3) correspondant à l'état débrayé, permet le retrait radial des boulons de tension ( 10) jusqu'à la libération de la fixation de pièce ( 2). 4 Tour selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les boulons de tension ( 10) sont conformés en tant que tiges des pistons de commande ( 1 i 4) dirigées radialement vers l'extérieur et que lesdits pistons de commande ( 14) comportent, du côté opposé, des poussoirs ( 31) qui traversent radialement le corps ( 8) de la tête de serrage 25 et prennent appui sur la bague de verrouillage ( 30) munie d'évidements ( 32) qui reçoivent les poussoirs ( 31) dans la position de déverrouillage. Tour selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le dispositif d'accouple30 ment ( 24) entre la barre de serrage ( 3) et l'organe de serrage ( 4) se compose d'une tête d'accouplement ( 25) sur la barre de serrage ( 3), avec des cames d'accouplement ( 26) réparties sur la circonférence, et d'un logement d'accouplement ( 27) sur l'organe de serrage ( 4) avec, du côté de la broche, des saillies d'accouplement ( 28) dépassant radialement vers l'intérieur et entre lesquelles, dans la position de rotation de la barre de serrage ( 3) correspondant à l'état de désaccouplement, la tête d'accouplement ( 25) peut être engagée axialement dans le logement d'accouplement ( 27) dans lequel la tête d'accouplement ( 25) peut être tournée jusqu'à ce que, dans la position de rotation de la barre de serrage ( 3) correspondant à l'état embrayé, les cames d'accouplement ( 26) recouvrent axialement les saillies d'accouplement ( 28), 6 Tour selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comporte, pour la rotation de la barre de serrage ( 3), un cylindre de serrage ( 33) avec piston rotatif ( 35) qui est disposé axialement à 10 côté du cylindre de serrage ( 5) avec le piston axial ( 6) et dont le piston rotatif ( 35) est relié de manière rigide en torsion mais mobile dans le sens axial par rapport à la barre de serrage ( 3). 7 Tour selon l'une quelconque des revendications 15 1 à 6, caractérisé par le fait que les pistons de commande ( 14) pour les boulons de tension ( 10) peuvent être alimentés des deux côtés en fluide sous pression et que les conduites de fluide sous pression associées (F 5, F 6) s'étendent dans la broche de tournage ( 1) et dans les parois des cylindres 20 de serrage ( 5, 33) vers un distributeur de fluide sous pression ( 34) dont le carter est fixe. 8 Tour selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le distributeur de fluide sous pression ( 34) alimente également les deux cylindres de serrage ( 5, 33), à savoir respectivement par l'intermédiaire d'un système de soupapes de sûreté ( 37) bien connu en soi lequel, en cas d'incident dans le système d'alimentation en fluide sous pression, ferme les compartiments des cylindres de serrage ( 5, 33) et maintient de ce 30 fait l'état de service momentané de ceux-ci.