Brevet FR2603838A1 — publié le 19880318

La présente invention est relative à un mandrin hydraulique destine au support et à l'immobilisation de pièces creuses comprenant un alésage dans lequel pénètre le mandrin, en vue de faciliter l'usinage de ces pièces sur une machine appropriée ou plus généralement de procéder sur celle-ci à une opération quelconque de fabrication ou de contrôle. L'invention a pour but de permettre une répartition uniforme de l'effort de serrage du mandrin sur la pièce à supporter, grâce à l'utilisation de coulisseaux montes radialement dans le corps du mandrin et aptes à faire saillie vers l'extérieur, en particulier vers la paroi interne de l'alésage prévu dans la pièce et dans lequel s'engage ce mandrin. A cet effet, le mandrin considéré, comportant un corps allongé muni d'un logement axial interne dans lequel est disposé un piston Drincipal dont le déplacement provoque le refoulement ou l'aspiration d'un fluide hydraulique dans ou hors d'une cavité contenant au moins un piston auxiliaire, se caractérise en ce que ledit piston auxiliaire présente un profil externe de forme conique, apte à coopérer avec les faces d'appui inclinées d'une pluralité de coulisseaux répartis autour de l'axe du corps et montes mobiles dans des lumières transversales ménagées dans celui-ci de telle sorte que le déplacement du piston auxiliaire permette l'écartement ou le retrait des coulisseaux vis-à-vis de la surface externe du corps du mandrin. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la cavité comporte deux pistons auxiliaires montés en opposition dans celle-ci et soumis chacun l'effet d'un ressort antagoniste prenant respectivement appui contre un fond de la cavité et le piston auxiliaire correspondant. Selon une caractéristique particulière, chaque piston auxiliaire coopère avec un nombre donné de coulisseaux présentant dans leurs faces faisant saillie à l'extérieur du corps du mandrin une rainure située dans le plan transversal contenant l'axe de ces coulisseaux, un joint annulaire élastique étant monté dans la rainure des coulisseaux pour ceinturer le corps du mandrin et exercer sur les coulisseaux un effort de rappel vers l'axe du corps, après retour du piston auxiliaire en position initiale sous l'effet de son ressort antagoniste. Avantageusement et selon une autre caractéristique d'un mandrin hydraulique établi selon l'invention, le logement recevant le piston principal est réuni à la cavité contenant le piston auxiliaire par un conduit de liaison usiné dans le corps du mandrin parallèlement à l'axe de celui-ci et disposé entre les lumières transversales recevant les coulisseaux. Selon une autre caractéristique également, l'étanchéité du piston principal dans le logement interne et du piston auxiliaire dans la cavité est réalisée au moyen de garnitures annulaires coulissantes, portées par une tête ménagée dans chacun de ces pistons et en appui contre la surface en regard du logement et de la cavité respectivement. Selon encore une autre caractéristique, le logement recevant le piston principal est délimité par un manchon cylindrique muni d'une bride d'assemblage avec une portée d'appui prévue dans le corps du mandrin. D'autres caractéristiques d'un mandrin hydraulique établi confor mément à l'invention apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné a titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels:: - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale partielle du mandrin considéré, les pistons auxi liaires qu'il comporte étant rerésentés dans une position qui correspond à celle ou les coulisseaux actionnes par ces pistons sont en position rétractée à l'intérieur du corps du mandrin; - la figure 2 est une vue en coupe transversale, analogue à la figure 1, mais dans laquelle les pistons auxiliaires sont dans une position telle qu'ils provoquent l'écartement des coulisseaux et leur saillie vers l'extérieur du corps du mandrin. Comme on le voit sur ces dessins, le mandrin hydraulique selon l'invention, désigné sous la référence qénérale 1, est plus particulièrement destiné à s'engager à l'intérieur d'un alésage 2 ménagé dans une pièce 3 à solidariser rigidement de ce mandrin, notamment pour permettre son usinage ou plus généralement, une opération de fabrication ou de contrôle. Le mandrin 1 comporte un corps 4 de forme générale cylindrique dans 1 'exemple de réalisation représenté mais qui, selon d'autres formes d'exécution, pourrait présenter une section différente. Ce corps 4 comprend une cavité interne 5, normalement fermée à son extrémité, pénétrant à l'intérieur de l'alésage 2 par un embout d'extré- mité 6 présentant une portée d'appui 7 contre le fond 8 de cet alésage, cet embout 6 étant immobilisé sur l'extrémité correspondante du corps 4 par une portée d'emboitement 9, En outre, l'embout est solidarisé du corps 4, en fermant la cavité 5 au moyen de vis de blocage 10 traversant des passages 11 prévus à cet effet. A son extrémité opposée à l'embout 6, le corps 4 du mandrin comporte une bride transversale 12 comprenant, dans sa partie centrale, un évidement 13 contre le fond 14 duquel vient s'appliquer une bride de Fixation 15, solidaire d'un manchor 16 disposé dans l'axe du corps 4 par engagement d'un prolongement 17 de ce manchon dans un logement 18 prévu en regard. Un joint d'étanchéité 19 est avantageusement emprisonné entre la bride 15 du manchon 16 et la portée d'appui 14 prévue dans le corps 4; en outre, l'immobilisation du- manchon est réalisée par une série de vis de fixation 20, traversant la bride 15 et réparties autour de l'axe du corps de mandrin 4. Intérieurement, le manchon 16 ainsi rapporté et immobilisé dans le prolongement de l'axe du corps 4 présente un logement 21 dans lequel est monté coulissant un piston principal 22 présentant, dans sa partie faisant saillie à l'intérieur du logement 21, une tête d'arrêt 23 autour de laquelle est montée une garniture d'étanchéité 24, portant contre la surface du manchon 16 de telle sorte que le déplacement de ce piston principal 22 à l'intérieur du logement 21 s'effectue de manière étanche. A son extrémité opposée à la tête 23, le piston 22 présente un embout 25, muni axialement d'un creux 26 permettant d'accoupler ce piston avec un mécanisme de commande, mécanique, hydraulique ou autre (non représenté), permettant d'assurer å la demande le déplacement de ce piston dans son logement 21. Une plaque 27 est fixée par des vis 28 contre l'extrémité correspondante du manchon 16 afin de servir de butée arrière au piston principal 22, en position la plus reculée de celui-ci. A son extrémité opposée au piston principal 22, le logement 21 comporte, dans son prolongement 17, une série de trous tels que 29, réguliêrement répartis sur sa périphérie, chacun de ces trous 29 étant réalisé au moyen d'un perçage 30 prévu dans l'épaisseur de la bride 12, ce perçage 30, une fois le trou 29 correspondant réalisé, étant fermé par un bouchon étanche 31. Chacun des trous 29 permet ainsi de faire communiquer l'intérieur du logement 21 avec un canal étroit 32, s'éten- dant à l'intérieur du corps de mandrin 4 parallèlement à l'axe de celui-ci et se prolongeant sensiblement jusqu'au niveau de la partie médiane de la cavité 5. Le canal 32 communique par une canalisation de liaison 33 avec un orifice 34 ménagé dans la bride transversale 12 du corps 4, afin de permettre l'alimentation du conduit 32 et, par les passages 29, du logement 21 dans lequel est monté le piston principal 21, par un fluide hydraulique approprié, généralement de l'huile. Une fois ce remplissage effectué, la canalisation 33 est fermée par un bouchon étanche 35. A son extrémité opposée à la canalisation 33, le conduit 32 est réuni à la cavité 5 par une série de passages transversaux 36, ces derniers étant ménagés dans le corps 4 du mandrin 1 par des perçages correspondants 37, normalement obturés par des bouchons etanches 38. Dans l'exemple de réalisation plus spécialement représenté sur les dessins, la cavité 5 du corps 4 comporte deux pistons auxiliaires identiques, respectivement 39 et 40, montés en opposition et notamment dans la position illustrée sur la figure 1, avec leurs têtes, respectivement 41 et 42, au contact l'une de l'autre, ces têtes supportant des qarnitures d'étanchéité 43 et 44 en appui contre la paroi latérale de la cavité 5. Chacun des pistons 39 et 40 comporte par ailleurs un logement interne 45 à l'intérieur duquel est monté un ressort antagoniste 46, ce dernier étant en appui d'une part contre le fond 47 de ce logement 45 et d'autre part contre une portée d'appui 48 prévue, soit dans le fond de la cavité 5 avoisinant le logement 21 du piston principal, soit à l'opposé dans l'embout de fermeture 6 de cette cavité selon le piston auxiliaire considéré. Sur la figure 1, on voit ainsi que le conduit étroit 32 communique par les passages 36 avec un espace 49 prévu dans la cavité 5 autour des têtes 43 et 42 des deux pistons 39 et 40. En revanche, à l'extrémité opposée de ces pistons, se trouve ménagé un espace 50, permettant le déplacement de l'un et de l'autre sous l'effet d'une pression d'huile convenable créée dans l'espace 49. A cet effet, la pression de commande de ces pistons auxiliaires 39 et 40 est réalisée par le déplacement dans le logement 21 du piston principal 22 qui, refoulant l'huile contenue dans ce logement 21 par les passages 29, le conduit 32 et les passages 36, provoque l'écartement mutuel des deux pistons auxiliaires 39 et 40 à l'encontre de leurs ressorts 46 respectifs, les extrémités élargies 52 de ces pistons auxiliaires se déplaçant dans les régions 50 en étant guidées contre la paroi interne de la cavité 5. Conformément à l'invention, chacun des pistons auxiliaires 39 et 40 présente une surface extérieure conique 51, apte à coopérer avec une face inclinée de même profil prévue à l'extrémité en regard de coulisseaux 53, ces coulisseaux, en nombre déterminé, ici au nombre de trois, étant répartis autour de l'axe du corps 4 du mandrin dans des lumières transversales 54, usinées dans le corps de mandrin. Dans leurs faces opposées à la surface conique 51 des pistons auxiliaires, chacun de ces coulisseaux 53 présente une portée d'appui 55, propre à venir en contact, pour un écartement en saillie convenable de ces coulisseaux par rapport à la surface extérieure du corps 4, contre la surface interne de 1 'alé- sage 2 prévu dans la pièce 3.En outre, chacun des coulisseaux 53 précédents comporte une rainure transversale 56, l'ensemble des coulisseaux intéressants chacun des pistons auxiliaires 39 et 40 étant ceinturé par un joint torique 57, exerçant sur ces coulisseaux un effort de rappel permanent vers l'axe du corps 4. Le fonctionnement du mandrin hydraulique selon l'invention se déduit aisément de ce qui précède et en particulier de l'examen comparatif des figures 1 et 2, montrant respectivement les pistons auxiliaires 39 et 40 en position rapprochée l'un de l'autre (figure 1), les coulisseaux 53 étant dans ce cas rétractés à l'intérieur du corps de mandrin, et inversement, les pistons auxiliaires 39 et 40 en position écartée (figure 2) avec les coulisseaux 53 faisant saillie hors du corps et s'appliquant contre la paroi interne de l'alésage 2, en solidarisant ainsi la pièce à usiner avec le mandrin. Dans la situation illustrée sur la figure 1, le piston principal 22 est en position entièrement reculée, le logement 21 étant rempli d'huile de commande. Dans cette même position, les pistons auxiliaires 39 et 40 sont en contact l'un avec l'autre, les coulisseaux 53 coopérant avec les portées inclines 51 de ces pistons étant rétractés. Dans la position opposée, où le piston principal a subi un déplacement déterminé à l'intérieur du logement 21 et a ainsi refoulé dans l'espace 49 de la cavité 5 l'huile précédemment contenue dans ce logement, les pistons auxiliaires 39 et 40 sont écartés l'un de l'autre, leurs ressorts 46 étant comprimes. Dans cette situation, le coulissement de la partie conique 51 des pistons auxiliaires contre les faces en regard des coulisseaux 53 a provoqué l'écartement de ces derniers vers l'extérieur et leur venue au contact de l'alésage 2 de la pièce 3. Cette dernière est ainsi rendue solidaire du corps 4 du mandrin et immobilisée par celui-ci, notamment pour toute opération d'usinage, de contrôle ou de fabrication. En fin d'opération, lorsque la pression d'huile est relâchée, le piston principal 21 revient dans sa position initiale. Dans ce cas, les deux pistons auxiliaires 39 et 4C sont repoussés ,'ur vers l'autre par leurs ressorts 46, en permettant le retour vers l'intérieur du corps 4 des coulisseaux 53, le mouvement de retrait de ces derniers étant favorisé par la présence des joints annulaires 57 montés dans les rainures 56 de ces coulisseaux qui. exercent sur ceux-ci l'effort correspondant. On réalise ainsi un mandrin-hydraulique à coulisseaux de conception particulièrement simple, permettant d'assurer de façon sûre l'immobilisation d'une pièce portée par ce mandrin, avec une répartition uniforme de l'effort de serrage par les coulisseaux de celui-ci. Bien entendu, il va de soi que le mode de réalisation plus spécialement décrit et représenté ci-dessus n'a été donné qu'à titre d'exemple et ne saurait limiter l'invention dans sa portée les revendications qui suivent. Notamment, il est clair que la section de ce mandrin pourrait être quelconque et, en particulier, adapté à la forme de la pièce à manipuler et de l'alésage ou de la partie creuse de cette dernière dans laquelle s'engage ce mandrin. REVENDICATIONS 1.- Mandrin hydraulique, comportant un corps allongé (4) muni d'un logement axial (21) interne dans lequel est disposé un piston principal (22) dont le déplacement provoque le refoulement ou l'aspiration d'un fluide hydraulique dans ou hors d'une cavité (5) contenant au moins un piston auxiliaire (49-40), caractérisé en ce que ledit piston auxiliaire (39 ou 40) présente un profil externe de forme conique (51), apte à coopérer avec les faces d'appui inclinées d'une pluralité de coulisseaux (53) répartis autour de l'axe du corps (4) et montés mobiles dans des lumières transversales (54) ménagées dans celui-ci de telle sorte que le déplacement du piston auxiliaire (39 ou 40) permette l'écartement ou le retrait des coulisseaux vis-à-vis de la surface externe du corps du mandrin. 2.- Mandrin hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité (5) comporte deux pistons auxiliaires (39-40) montés en opposition dans celle-ci et soumis chacun à l'effet d'un ressort antagoniste (46) prenant respectivement enDui contre un fond de la cavité et le piston auxiliaire correspondant. 3.- Mandrin hydraulique selon l'une ouelconque des revendications i ou 2, caractérisé en ce que chaque ciston auxiliaire (39 ou 40) coopère avec un nombre# donné de coulisseaux (53! présentant dans leurs faces faisant saillie à l'extérieur du corps du mandrin une rainure (56) située dans le plan transversal contenant l'axe de ces coulisseaux, un joint annulaire élastique (57) étant monté dans la rainure des coulisseaux pour ceinturer le corps du mandrin et exercer sur les coulisseaux un effort de rappel vers l'axe du corps après retour du piston auxiliaire (39-40) en position initiale sous l'effet de son ressort antagoniste (46). 4.- Mandrin hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le logement (21) recevant le piston principal (22) est réuni à la cavité (5) contenant le piston auxiliaire (39 ou 40) par un conduit de liaison (32) usiné dans le corps (4) du mandrin parallèlement à l'axe de celui-ci et disposé entre les lumières transversales (54) recevant les coulisseaux (53). 5.- Mandrin hydraulique selon l'une quelconque des revendications l à 4, caractérisé en ce que l'étanchéité du piston principal (22) dans le logement interne et du piston auxiliaire (39 ou 40) dans la cavité (5) est réalisée au moyen de garnitures annulaires (43-44) coulissantes portées par une tête (41 ou 42) ménagée dans chacun de ces pistons et en appui contre la surface en regard du logement (21) et de la cavité (5) respectivement. 6.- Mandrin hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le logement (21) recevant le piston principal (22) est délimité par un manchon cylindrique (16) muni d'une bride d'assemblage (15) avec une portée d'appui prévue dans le corps (4) du mandrin.