Brevet FR2603824A1 — publié le 19880318

Système de serrage automatiquement adapté aux pièces à usiner sur machines-olztils travaillant avec des outils tournant suivant une trajectoire satellite auxdites pièces Les pièces à usiner de grandes dimensions sont souvent tenurs fixement dans l'espace pendant que les outils travaillent tout autour d'elles De ce fait , elles doivent être tenues par des moyens capables de réagir dans toutes les directions donc capables de bloquer les six degrés de liberté sans exercer d'effort ponctuel important dangereux pour leur intégrité C'est notamant le cas du fraisage par fraise annulaire .Ce type de fraise est constitue par un anneau métallique portant une denture taillée ou rapportée à l'intérieur de l'alésage Cette fraise travaille en pénétrant dans la pièce et en décrivant une traJectoire satellite autour de ladite pièce à usiner .On voit que de ce fait la pièce est soumise à un effort tournant en réaction aux forces de pénéntration des outils Nous prendrons en exemp ] e le cas du tron çonnage des tubes de grand diamètre , particulièrement intéressant lorsqu'il est exécuté avec une fraise annulaire ; les figures 1à6 de la pJanche 1 mettent en évidence la longueur de l'arc en contact avec les dents de la fraise , d'oit une grande. rapidit d 'ex#.- caution de l'opération Les tubes à sectionner circulent dans ).'usi- ne , pour des raisons pratiques , a un niveau @elati- vement constant .Ils doivent être positionnés dans la fraise annulaire toujours suivant le niveau utilisé généralement dans l'usine Ce niveau est matérialise par une table et/ou des rouleaux porteu#rs et/ou moteurs La génératrice inférieure des tubes à couper en contact avec ce niveau matérialise un des points de serrage . Il faut au moins trois points pour fixer une section des tubes en position , et six pour fixer le tube à couper devant la fraise .Et , quelque soit le diamètre dudit tube , il sera préférable indu#tri- ellement de faire en sorte que le diamètre vertical soit sur l'axe vertical passant par .## centre de la fraise annulaire les pièces appliquant le tube à couper sur le plan de circulation défini plus haut forment à cet effet un vé se déplaçant verticalement en restant centré sur l'axe verticale passant par le centre de la fraise annulaire donc du tube à sectionner , position choisie par commodité une fois pour toute En prévoyant deux ves fonctionnant simultanément et parallellement on va fixer deux sections du tube donc le tube lui-même par deux fois trois points L'effort de coupe sur le tube , du fait du grand nombre de dents en prise , est très important. Il provoque un couple entraînant ledit tul3e en rotation . le dispositif de serrage doit donc non seulement fixer la position du tube , il doit aussi 1 te!flpecber de tourner . La valeur de ce couple découle d 1 puissance nécessaire pour assurer le tronçonnage . La réaction du système de serrage devra au moins être égale à ce couple .Si l'on veut utiliser les points de contact des vés pour obtenir la réaction nécessaire il faudra développer en chaqu'un d'eux une force qui sera au moins égale au couple divisé par le rayon du tube , le nombre de points de contact et par le coefficient de frottement des matériaux en contact ; on voit qu'il est intéressant d'équiper les oints,en contact de matériaux à fort coefficient de frottement. Malgré cette précaution , la force à développer ponctuellement peut être dangereux pour l'intégrité de la forme du tube à sectionner ; il faut chercher à multiplier le nombre de ces points Pour celà , selon le dispositif revendiqué on utilise une ou plusieurs sangle(s) ou chaîne(s) disposée(s) au milieu ou de part et d'autre des vés sangle(s) ou chaine(s) etant mis en traction dans le même sens de rotation que le couple de coupe par un moyen hydraulique , électrique ou pneumatique . La réaction du système de serrage devra induire un couple au moins égal et de sens opposé à celui induit par la coupe du tube .On pourra utilement équiper la(les) sangle(s) ou chatne(s) de patins garnis de plaquettes en mrtinres à fort coefficient de frottement, de type"Ferodo", et augmenter ainsi l'effet d'enroulement autour du tube à sectionner donc son blocage en rotation, à partird'un pointfixeles deux fonctions requises pour induire les forces suffisantes au blocage du tube à sectionner sont ainsi réaliser . Mais pour la commodité de leur emploi il reste la fonction d'accommodation au diamètre du tube à serrer . Pour celà la(les) sangle(s) ou chaiAne(s)es:t (sont) pourvue(s) d'une lame ressort capable de main tenir le poids de chacune de celle(s)-ci et donc d'agran dir l'arc d'enroulement de la (des) sangle(s) ou chalAne(s). lorsque le moyen de mise en tension de celle(s)-ci en relâche une ceetaine longueur pour s'accommoder au diamètre du nouveau tube à tronçonner Enfin nous terminerons la conception de ce dispositif de serrage en remarquant que de part et d'autre du point de contact du tube à sectionner avec la table de circulation dudit tube , il existe un arc libre assez important avant de trouver le contact avec la(les) sangle(s) ou chaîne(s) , et que de ce fait ledit tube peut se déformer so#s les efforts l'ap pliquant sur ladite table .Il est donc bon de prévoir des points d'appui supplémentaires grâce à l'emploi de cales venant s'intercaler entre ces arcs libres du tube à sectionner et la table d'appui , ceci sous l'ac- tion de cames ou de biellettes commandées par les vés cités plus haut ligne 21page2 pendant 2eur mouvement de descente par exemple , ou encore par des moyens auto nomes tels que moteurs ou vérins à condition que ces moyens ne soient pas réversibles sous les efforts exer cés par le tube à sectionner Les planches ci-après permettent de mieux comprendre le texte et revendications ci-dessus PJ;zExCHE 1 figure 1 à 5 est montra les phases succeccives d'une opération de tronçonnJr.e . Ta fi- ure 6 montre comment on peut passer de la position 1 à la position 3 sans passer par la position 2 , en~ commandant le mouvement de pénétration de la fraise en même temps que la rotation satellite de ladite fraise autour du tube à sectionner On remarque que plus le diamètee du dit tube est voisin de celui de la fraise , plus le nombre de dents en prise est important , ce qui est une garantie d'usinage rapide PLANCHE 2 figure 7,8 et 9,10 sont schématisés deux exemples de serrage par vé du tube à tronçonner , en deux vues , une élévation et une vue de dessus. La figure 7 schématise une coupe élévation du principe de serrage par un vé femelle tiré vers le bas par un vérin 3 Suivant la vue , ce vé est constitué de deux pièces 4,4' indépendantes ; il pourrait aussi bien convenir Si ces deux pièces étaient solidaires par une ou deux extrémités voir même si le vé était monobloc , pour la fixation du tube à sectionner (2) Le vérin 3 , toujours salivant l'exemple qui ne peut être limitatif , est fixé sous la table 7 fixant le niveau de circulation des tubes , et pousse le vé (4-4') par l'intermédiaire d'un palonnier (9) pour serrer et fixer la position du tube (2) ou tire le dit vé vers le haut pour le desserrer ou se règler sur un diamètre de tube plus grand que le précédent La figure 8 schématise en vue de dessus le même principe que celui donné firme 7 . E le montre que , selon ce qui a été dit ligne 21 #age ;~ , deux vés tels qu (4-4') et (5-5') sont Frifratles (mais non obligatoires) pour serrer le tube (2) en place dans la fraise annulaire (1) portée par son moyen d'entraî nement en rotation autour de son axe propre .Ces vés (4-4') et (5-5') sont guidés dans un bâti (8) et par la table (7) , tous deux etant de préférence solidaire du bâti fixe de la machine de tronçonnage utilisée La figure 9 montre en élévation un système de vé plus classique que le précédent , vé monobloc assez long pour être utilisé seul pour la fixation du tube (2) . la table (7) fixe le niveau de circulation des tubes à sectionner et porte des montants(10) suppor tant une platine (11) équipée d'un vérin (D) qui actionne le vé (4) pour serrer le tube (2) en bonne place dans la fraise annulaire (1).Ce vé (4) se guidepar les mon tants (10) La figure schématise le dispositif par une vue de dessus Cette disposition présente l'inconvénient de cacher complètement la fraise (1) donc va gèner son remplacement , alors que dans le précédent dispositif ( de la figure (7)) , plus complexe , on peut éclipser complètement le vé dans le bâti (8) en dessous du niveau de la table (7) FLANCHE 3 figure 11 est schématisé le dis positif chargé d'induire un couple de réaction dans le tube (2) opposé et au moins égal au couple de rota tion induit dans ledit tube par 2es forces nécessaires son usinage le tube (2) , porté par la table (7) de cir culation , est ceint d'une chaîne (12) dont une extré- /(13) mité est fixée sous la table tandis que l'autre extémité est tirée par un moyen (14) électro-mécanique hydraulique ou pneumatique pour provoquer la mise en pression de ladite channe sur le tube (2) Suivant la figure 11 cette chaine est équipée d'une lame ressort (15) qui , en tentant de se débander permet à la chaîne de rester tendue et d'agrandir le passage disponible quand le moyen (14) provoque l'allongement de ladite chaîne entre son point fixe (13) et ledit moyen (14) en vue de recevoir un tube à couper de plus grand diamètre que le précédent On voit de-même que la chaîne (12) peut-être équipée. de patins recouverts de plaquette (16) an matière augmentant le coefficient de frottement , donc permettant de diminuer les forces nécessaires pour assurer un serrage suffisant Enfin il faut noter que la lame ressort (15) peut aussi bien supporter la chaîne (12) en etant interposée entre ladite chaine et la pièce à serrer que la soutenir , en etant glissée dans des maillons à arceaux montés extèrieurement à la chaîne par rapport aux pièces à serrer , figure 12 Sur cette même figure sont schématisés deux moyens de commande des patins auxiliaires 21 mentionnés ligne 17 page 4 ; à gauche est proposé un dispositif autonome , un vérin hydraulique ou pneumatique (20) , à droite un poussoir(18)avec un ressort(17)collabore avec une rampe(19) mue par le(s) vé(s) (4-4') PEMICHE 4 figure 13 est schématzsze la silbouette d'une tronçonneuse éQuipée , pour iia~Qbiliser les pièces à usiner ou couper (2) , un mandrin (22) du commerce à 3 , 4 ou 6 mors dont la commande concentrique desdits mors est manuelle et/ou automatique , et dont le corps est supporté par un chariot (24) qui lui permet de tourner autour de son axe propre et de glisser verticalement sur des coulisses (26) pour permettre le centrage des mors sur les pièces (2) -, les coulisses (26) faisant elles partie d'un deuxième chariot (23) assurant au mandrin (22) une translation parallèlement au plan de travail des outils (1) pour en autoriser le dégagement afin d'en faciliter le règlage ou le remplacement. La figure 14 schématise le même principe de serrage des pièces (2) mais en présentant une variante dans le mode de dégagement du mandrin (22) , variante dans laquelle le mandrin (22)se dégage du plan de travail des outils (1) en reculant , c'est à dire en se déplaçant suivant l'axe des pièces immobilisées; le mandrin peut ainsi être utilisé pour la manipulation desdits tubes REVENDICATIONS 1-Système de serrage automatiquement adapté aux pièces à usiner et/ou à tronçonner sur machineoutil travaillant avec des outils tournant suivant une trajectoire satellite auxdites pièces caractérisé en ce qu'il induit dans la pièce usinée (2) un couple au moine égal à celui induit dans ladite pièce par les efforts de coupe du(des) outil(s) , et de sens opposé, et en ce que , pour s'opposer aux efforts tournants subits par ladite pièce (2) pendant que le(s) outil(s) décrit(vent) sa trajectoire , elle la maintient avec précision par rapport à ladite trajectoire , tout en exerçant un effort minimum sur la pièce (2) pour conserver l'intégrité de sa forme 2-Ensemble mécanique selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pièce à lmmobi)iser est ceinte sur plus de la moitié de sa circonférence d'une ou plusieurs sangle(s) ou chaîne(s) (12) dont une extrémité (13) est fixe , tandis que l'autre subit un effort de traction par un(des) moyen(s) (14) électromécanique(s) , hydraulique(s) ou pneumatique(s) , destinés à l'(les) appliquer sur la pièce (2) avec une force telle que les forces de frottement qui en résultent entre ladite pièce (2) et le moyen de serrage (12) donnent naissance à un couple au moins égal et opposé à celui engendré par le(s) outil(s) de coupe (1) dans cedit tube 3-Ensemble mécanique se ] on les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la(ie.s) sangAe(s? ou chalAne(s) est(sont) équipés de patins ou d 'une bande continue garni(e) d'un matériau augmentant le coeffi cient de frottement du moyen de serrage (12) sur la pièce (2) 4-Ensemble mécanique selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la(les) sangle(s) ou chaîne(s) (12::) enserrant la pièce (2) à immobiliser est (sont)soutenue(s) par une lame ressort (15) bandée entre le point fixe (13) et le point d'application du moyen de commande du serrage (14) et ce ,quelle qu soit la longueur nécessaire de#sangle(s) ou de chaine(s) pour recevoir le diamètre de la pièce à serrer , ladite lame ressort (15) pouvant être équipé de moyens d'en grènement avec le moyen moteur (14) de mise sous ten sion sous forme de perforations ? pas constat ou de plots rapportés , et pouvant encore être équipé de patins ou de bandes de matériau à fort coefficient de frottement pour participer à l'immobilisation de la pièce (2) 5-Ensemble mécanique selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la pièce (2) à usiner ou tronçonner est centrée à niveau quasi constant , par rapport à la trajectoire satellite de(s) outil(s) ,par un système de vé(s) travaillant du haut vers le bas centré(s) sur un axe vertical contenu dans le plan vertical contenant les centres de toutes les trajec toires satellites de(s) outil(s),en fonction des dia mètres des tubes à usiner ou à sectionner , qui. la plaque sur une table (7) assurant le niveau quasi constant #de la circulation des pièces à usiner ou à couper , ce système de vé(s) pouvant être en unc seule machoire (4) , en deux machoires -monoblocs (4-5) , voir chaque machoire en deux pièces (4-4',5-5') , ce(s) vé(s) etant par un ou plusieurs vérins a l'aide de palonniers (9) , en ajoutant que les faces de contact desdits vé(s) peuvent être utilement équipées de patins articulés et garnis de matériau tendre à fort coefficient de frottement pour ne pas blesser les pièces (2) à immobiliser. 6-Ensemble mécanique suivant les revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'un système de cales (21) facultatif vient étayer la pièce (2) contre la table (7) ces cales etant mues , soit par des moyens autonomes(20) des vérins hydrauliques ou pneumatiques par exemple ou encore par des ensembles de poussoirs (18) , ressorts (17) , rampes (19) par exemple , commandés par le(s) vé(s) de serrage 7-Ensemble mécanique selon les revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le dispositif de serrage et de centrage des pièces à usiner ou à couper , est utilement prévu pour s'éclipser de devant le(s) outils d'usinage , pour en faciliter le règlage ou le remplacement , ceci par translation verticale ou horizontale des pièces constituant le(s) vé(s), ou encore du chassies supportant l'ensemble mécanique revendiqué F-Ensemble mécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il se compose d'un mandrin (23) à 3 , 4 , ou 6 mors à commande concentrique manuelle et/ou automatique , supporté par un chariot/ie te11e fçon aue l'axe de centrage dudit mandrin puisse e positionné sur les axes des trajectoires satellites décrites par les outils(2) suivant les diamètres des pièces ^ usiner ou å couper , par un dispositif (24) qui permette aussi au dit mandrin de tourner autour de son axe propre , ceci afin de faciliter le changement de mors d'appoint , pour tenir de la grande variété des diamètres des tubes à immobiliser (2) 9-Ensemble mécanique selon les revendications 1 et 8 , caractérisé en ce que le mandrin' uti#isé pour l'immobilisation des pièces à usiner ou couper est sup porté par un chariot (24) qui lui assure un mouvement de translation afin de dégager le plan de travail du(des) outil(s) de coupe pour en faciliter le règlage ou le remplacement 10-Ensemble mécanique selon les revendications (22) let 8, caractérisé en ce que le mandrin/ utilisé pour l'immobilisation des pièces à usiner ou à couper , est supporté par un chariot guidé très rigidement par un (2s) socléfixe faisant partie de la machine-outil , ou indépendant de celui-ci , de façon telle que ledit mandrin puisse être éloigné du plan de travail des outils de coupe (2) afin d'en faciliter le règlage ou le rem placement On note que dans ces conditions le mandrin (22) peut être utiliser pour la manipulation des pièces (2) en vue de leur mise en place à la longueur voulue par les cotes à respecter