Brevet FR2657804A1 — publié le 19910809

I BRIDE DE SERRAGE AUTONOME, A GAZ, POUR PIECES DIVERSES La présente invention concerne l'immobilisation de pièces diverses sur des plateaux, des platines, des tables de travail ou d'usinage ou sur tous autres supports analogues par rapport auxquels une pièce quelconque doit être fermement immobilisée de façon temporaire. A titre d'application préférée, l'invention concerne l'immobilisation de pièces d'ouvrage sur des tables de machines outils. L'immobilisation de pièces sur un support quelconque s'effectue généralement par bridage mécanique direct ou indirect. Par bridage indirect, il faut considérer l'adaptation sur le support d'une pièce de serrage dans/ou sur laquelle la pièce à immobiliser est adaptée. Par bridage direct, il convient de considérer l'immobilisation de la pièce elle-même directement sur la table, par l'intermédiaire de brides exerçant une action de serrage de la pièce sur le support. L'invention concerne le bridage direct. Les brides, mises en oeuvre pour assurer une immobilisation directe, sont généralement du type mécanique et comprennent, le plus souvent, un pied d'ancrage du type à lardon, susceptible d'être emboîté dans une rainure du type en Té, présentée par le support La bride mécanique comporte en élévation à partir du pied une sorte de tirant ou analogue, voire un corps supportant un mors mobile dont la position peut être réglée par une commande à vis ou à genouillère. Le blocage de la pièce à immobiliser au moyen d'un dispositif à genouillère n'est pas satisfaisant en raison de la pression relativement faible susceptible d'être exercée. Une commande à vis permet d'assurer une immobilisation capable de supporter des contraintes élevées, mais sa mise en service relativement longue, ne permet pas une adaptation dans des séquences de travail à fréquences d'intervention élevées En outre, L'effort de serrage est uniquement dépendant de l'action manuelle de L'opérateur, de sorte que des contraintes de pression variable peuvent intervenir avec toutes Les conséquences dommageables susceptibles d'être attachées à un serrage trop faible ou trop fort. Dans tous les domaines o l'immobilisation d'une pièce doit être assurée, le besoin s'est donc fait sentir de disposer d'une bride de serrage pouvant être actionnée rapidement en bridage et en débridage, capable d'exercer un effort de serrage connu et constant sur la pièce à immobiliser, de conception simple et robuste, et de fiabilité certaine. Pour répondre à ce besoin, l'art antérieur a préconisé la mise en oeuvre de bride à commande hydraulique Il convient de citer à cet égard, notamment le brevet US-A-4 504 046, et le brevet DE-C 3 736 421, comprenant chacun, dans un corps de support, un piston hydraulique à double effet, dont la tige agit par un coin sur une rampe commandant l'actionnement d'un mors de serrage guidé dans le corps. De telles solutions représentent certes un développement appréciable qui, toutefois, ne donne pas encore toute satisfaction pour les raisons suivantes. Si les brides hydrauliques possèdent une rapidité d'action supérieure à celle des brides mécaniques, en revanche, elles exigent d'être raccordées en permanence à deux circuits hydrauliques dont l'encombrement est toujours gênant Une telle dépendance supprime toute possibilité d'usage autonome. La fourniture d'une pression hydraulique de bridage doit être maintenue pendant toute cette phase, ce qui entraîne une dépense d'énergie certaine pendant une durée équivalente à celle de la phase de bridage. Etant donné que la pression hydraulique de bridage est appliquée pendant des durées longues, il est impératif de construire la bride avec des composants de haute qualité, capables de résister durablement sans fuite à la contrainte imposée Cette exigence élève certainement le coût de fabrication, mais aussi d'entretien de telles brides. La présente invention vise à résoudre les inconvénients ci-dessus, en proposant une bride de serrage autonome du type à gaz, réalisée sous la forme d'un ensemble élémentaire fonctionnellement autonome, pouvant être adapté à tous Les domaines d'application, chaque fois qu'il est nécessaire d'assurer temporairement l'immobilisation d'une pièce ou d'un objet quelconque sur un support. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, l'objet de l'invention comprend un corps de bride délimitant un cylindre, un pied de liaison et d'ancrage porté par le corps, un piston logé dans le cylindre dans lequel il délimite deux chambres à volumes inversement variables, et un mors de serrage associé en partie au piston, caractérisé en ce que: l'une des chambres à volume variable est constituée sous la forme d'une capacité fermée, assurant le confinement étanche d'une charge de fluide gazeux sous pression, agissant pour déplacer le piston dans le sens pour lequel intervient une action de serrage entre le mors et le pied, et en ce que l'autre chambre est en relation avec un raccord de liaison avec un circuit à même de déLivrer dans ladite chambre, de façon commandée, une pression de fluide développant une force supérieure à celle générée par la charge gazeuse confinée. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig 1 est une coupe-élévation d'un premier exemple de réalisation de la bride conforme à l'invention. La fig 2 est une vue transversale prise selon la ligne II de la fig 1. Les fig 3 et 4 sont des vues schématiques mettant en évidence deux variantes de réalisation de l'exemple selon la fig 1. La fig 5 est une coupe-élévation d'une autre forme de réalisation de la bride selon l'invention. La fig 6 est une coupe-élévation illustrant une troisième forme de réalisation de l'objet de l'invention. La fig 7 est une vue en plan prise selon la ligne VII-VII de la fig 6. La fig 8 est une coupe transversale prise selon la ligne VIII-VIII de la fig 6. La fig 9 est une coupe-élévation d'une quatrième forme de réalisation de l'objet de l'invention. Les fig 10 à 12 sont des coupes prises respectivement selon les lignes X-X à XII-XII de la fig 9. La fig 13 est une coupe partielle prise selon la ligne XIII-XIII de la fig 12. La fig 14 est une perspective en vue éclatée, illustrant la conformation particulière de deux éléments constitutifs de l'exemple selon les fig 9 à 13. Les fig 1 et 2 montrent un premier exemple de réalisation d'une bride 1 de serrage autonome à gaz, conçue selon l'invention pour immobiliser une pièce 2 par rapport à un support 3 illustré sous la forme d'une table de machine-outil De façon classique, une telle table comporte de place en place des rainures 4 du type en Té inversé, qui sont mises à profit pour assurer l'adaptation de la bride 1 A cette fin, la bride 1 comporte un corps 5 qui forme directement à sa base un pied de liaison et d'ancrage 6 du type à lardon, à-même d'être engagé dans une rainure 4 de profil complémentaire. Le corps 5 présente de préférence une forme en potence et comporte une partie supérieure 7 s'étendant en porte-à-faux à partir du corps 5 et parallèlement au pied 6 La partie supérieure 7 délimite un cylindre 8 fermé, notamment par un bouchon 9 amovible ou non Le cylindre 8 communique par son fond avec un alésage concentrique 10 débouchant à l'intérieur d'un logement borgne 11 s'ouvrant sur la face de la partie terminale 7 orientée en direction du pied 6. Le cylindre 8 contient un piston 12 délimitant à l'intérieur du cylindre 8 deux chambres à volumes inversement variables 13 et 14 Le piston 12, a même de coulisser avec étanchéité à l'intérieur du cylindre 8, est prolongé par une tige 15 coulissant avec étanchéité dans l'alésage 10 La tige 15 forme en bout un coin 16 saillant dans le logement 11 pour coopérer avec une rampe 17 formée par un mors de serrage 18 susceptible de coulisser dans le logement 11 Dans cet exemple, la direction de coulissement x-x' du mors de serrage 18 est perpendiculaire à la direction de coulissement y-y' du piston 12. Le mors de serrage 18 fait, de préférence, saillie en permanence à partir de la face inférieure 7 a et peut être retenu à l'intérieur du logement 11 par tout moyen technique approprié, tel qu'un épaulement, un jonc, voire un organe élastique de rappel tel que 18 a. La rampe 17 peut être formée directement par le mors 18 ou, de préférence, par une noix-rotule 19, de type sphérique ou sensiblement semicylindrique, posée dans une empreinte complémentaire présentée par le mors 18 pour offrir la rampe 17 en coopération avec le coin 16. La chambre 13 constitue une capacité fermée dans laquelle est confinée une charge de fluide, de préférence gazeux, sous pression, par exemple introduite par l'intermédiaire d'un bouchon-valve 20 fermant un conduit 21 débouchant dans la chambre 13. La chambre 14 du cylindre 8 communique avec un conduit 22 prolongé extérieurement au corps 7 par un raccord 23, de préférence du type rapide, permettant de raccorder la chambre 14 à un circuit 24 à même de délivrer, de façon commandée, une pression de fluide, de préférence hydraulique, développant dans la chambre 14 une force antagoniste supérieure à celle générée dans la chambre 13 par la charge gazeuse. De préférence, la rampe 17 fait, par rapport à un plan P-P' perpendiculaire à l'axe x-x', un angle a, complémentaire à L'angle e présenté par le coin 16 Les angles a et a' sont du type à actionnement non réversible, c'est-à-dire que le déplacement du piston 12 dans le sens de la flèche f 2 produit le coulissement du mors de serrage 18 en course de serrage dans le sens de la flèche f 2, sans qu'un actionnement mutuel inverse ne puisse intervenir. Dans la mesure o cette condition n'est pas respectée, il peut être envisagé de disposer dans la chambre 13 un organe élastique 25 travaillant à la compression, sollicitant toujours le piston 12 dans le sens de la flèche f 2. Le fonctionnement de la bride décrite ci-dessus intervient de la façon suivante. Lorsqu'il convient de placer la pièce 2 sur le support ou la table 3, la bride est reliée par le raccord 13 à la source 24 qui délivre dans la chambre 14 un fluide sous pression supérieure à celle de confinement de la charge gazeuse à l'intérieur de la chambre 13 Le piston 12 est ainsi sollicité dans le sens inverse à celui de la flèche f 2, de sorte que peut intervenir, directement ou indirectement, l'effacement du mors de serrage 18. Une telle phase intervient de préférence après adaptation de la bride 1 sur la table 3 par coopération entre le pied 6 et l'une au moins des rainures 4. Lorsque la pièce 2 a été placée dans la position requise, la source de fluide 24 est débranchée du raccord 23 pour libérer la pression régnant dans la chambre 14 La charge de gaz confinée dans la chambre 13 provoque alors le déplacement du piston 12 dans le sens de la f Lèche f 2 Le coin 16 agit sur la rampe 17 qui pousse le mors 18 dans le sens de la flèche f 1, de manière à exercer une action de serrage entre le mors et le pied 6 pour serrer la pièce 2 entre la table 3 et le mors 18. L'action de serrage est exercée par la bride 1 de façon autonome en raison de la charge de fluide sous pression emprisonnée dans la chambre 13 L'immobilisation de la pièce 2 reste donc effective sans exiger une intervention quelconque d'un opérateur, tant qu'un raccordement à la source 24 n'est pas établi. Il convient de remarquer que la bride selon l'invention, possède un mécanisme de coin et rampe de type irréversible qui permet de conserver une force relative de serrage, même si la pression de gaz chute de façon accidentelle dans la chambre 13. Le mécanisme de serrage par l'intermédiaire du coin 16 et du mors 18 apporte une raideur de bridage qui présente un avantage certain dans le cas o l'immobilisation de la pièce 2 doit subir des forces dynamiques relativement importantes, voire générant des vibrations. L'énergie nécessaire au débridage fournie par la source 24 fait intervenir une pression relative élevée qui n'est appliquée à la bride que dans la phase de débridage. Outre l'économie d'énergie réalisée, cette forme d'actionnement permet de réduire la pression élevée qui serait ordinairement nécessaire si l'action de bridage intervenait par liaison entre la chambre 13 et la source 24 en remplacement de la charge de gaz embarquée. L'application de la pression de débridage s'effectue en un temps généralement très court, de sorte que la bride n'est que très faiblement sollicitée par cette pression et peut donc être réalisée de façon fiable et robuste sans faire intervenir des équipements mobiles de très haute caractéristique technique, à même de travailler efficacement et durablement à la pression de débridage. La fig 3 montre une variante de réalisation dans laquelle l'action de serrage intervient de façon directe par l'intermédiaire d'un équipage mobile qui est uniquement constitué par un piston 12 dont la tige 15 forme directement le mors de serrage 18 Dans ce type de construction, les caractéristiques de bridage irréversible ne sont pas obtenues en raison de l'absence du coin 16 et de la rampe 17. Dans cet exemple de réalisation, les mêmes références désignent les mêmes pièces constitutives que celles décrites en relation avec la fig 1. Il en est de même pour la variante selon la fig 4 dans laquelle La tige de piston 15 traverse avec étanchéité Le corps 5, de manière à former directement par sa base, le pied d'ancrage 6 à même de coopérer avec au moins une rainure 4 Dans un tel cas, le mors de serrage 18 est constitué par un ta Lon ou par le corps 5 qui est traversé par La tige de piston 15 L'action de serrage de la pièce 2 intervient entre Le pied 6 et le mors 18 statique. Une autre forme d'exécution est illustrée par la fig 5 dans laquelle La tige de piston 15 est prolongée par Le coin 16 qui agit sur un système de serrage de type indirect Dans cet exemple, le coin 16 agit sur un mors 181 interne au logement Il qui est fermé par un bouchon 30 de guidage éventuel de ce mors. Un tirant 31 est en appui sur le mors 181 à l'opposé de la rampe 17 Le tirant traverse librement le mors 181, Le coin 16 par une encoche 32 et le corps 5 qui comporte un talon 33 formant le mors 18 de l'exemple précédent en association avec le mors 18 l Extérieurement au corps 5, le tirant comporte un pied 6 à même de coopérer avec une rainure 4 L'appui du tirant sur le mors 181 est de préférence assuré par un embout fileté 34 permettant de régler la longueur utile du tirant 31. L'action de serrage de la pièce 2 sur le support 3 intervient comme précédemment par l'action de la charge gazeuse poussant le piston dans le sens de la flèche f 2 Le coin 16 agit sur la rampe 17 pour soulever le mors 181 qui entraîne avec lui le tirant 31 immobilisé par le pied 6 dans la rainure 4 Un déplacement relatif descendant du corps 5 est de cette manière produit avec application du mors statique 33 sur la pièce 2 pressée sur la table 3. Dans cet exemple, le coin 16 est prolongé par un doigt 36, à même de saillir hors du corps 5 pour constituer un témoin visuel de l'état de bridage ou de débridage de la bride. Une autre forme d'exécution de la bride selon l'invention est illustrée par les fig 6 à 8, dans lesquelles les mêmes références désignent les mêmes éléments constitutifs que ceux décrits en relation avec Les différentes variantes précédentes. Dans cette variante, le mors 18 est monté pivotant sur un axe 40 traversant le logement et s'étendant parallèlement à la direction de déplacement y-y' du piston 12 Le mors 18 occupe un plan perpendiculaire à l'axe y-y' et comporte un nez de serrage 41 s'étendant extérieurement au corps 5 Un ressort de rappel 42 est de préférence interposé entre le corps 5 et le mors 18. De façon préférée, tel qu'illustré par la fig 6, le corps 5 est constitué en deux parties, l'une 5 a délimitant le cylindre 8, l'autre 5 b délimitant l'alésage 10 de guidage de la tige 12 et le logement 11 La tige 12 forme le coin 16 qui coopère avec la rampe 17 formée de préférence par la noix-rotule 19. L'action de serrage du mors 18 est commandée, comme dit précédemment, par le déplacement du piston 12 dans le sens de la flèche f 2 Ce déplacement fait basculer ou pivoter le mors 18 dans le sens de la flèche f 3 sur l'axe 40, de sorte qu'une action de serrage de la pièce 2 intervient entre le nez 41 et le pied 6. Une autre variante de réalisation de l'objet de l'invention est illustrée par les fig 9 à 14, dans lesquelles les mêmes références désignent les mêmes éléments constitutifs que ceux décrits précédemment. Dans cet exemple, le mors de serrage 18, dont le plan général est perpendiculaire à l'axe y-y', est réalisé sous la forme d'une pièce massive formant le nez 41 Le mors 18 comporte, à l'opposé d'un talon d'appui 43, un profil convexe 44 coopérant avec une paroi complémentaire 11 b du logement 11 A l'opposé du nez 41, le mors 18 possède une arrête 45 d'adaptation d'un organe élastique 46 travaillant à la traction et chargé de ramener le- mors 18 dans une position de rétraction par rapport au logement 11. La partie terminale du mors 18, opposée au nez 41, présente en-dessous de l'arête 45 deux rampes inclinées 47 et 48 qui occupent des plans différents correspondant à deux directions de commande orthogonales perpendiculairement à l'axe x-x'. Les rampes 47 et 48 sont destinées à coopérer avec deux rampes complémentaires 49 et 50 respectivement formées par Le coin 16 qui peut être constitué directement par la tige de piston 12 ou par une pièce indépendante, tel que cela ressort de la fig 14. Sous l'action de la charge de fluide occupant la chambre 13, le piston 12 est déplacé dans le sens de la flèche f, de sorte que le coin 16 vient coopérer en premier lieu par la rampe 49 avec la rampe 47 du mors 18. Tel que cela ressort de la comparaison des fig 12 et 13, le déplacement dans le sens de la flèche f 2 provoque l'extension du nez 41 hors du corps 5 selon une direction qui est perpendiculaire à l'axe y-y' En second lieu, la coopération de la rampe 50 avec la rampe 48 fait basculer ou pivoter le mors 18 simultanément à sa course d'extension, par appui sur le talon 43 avec guidage concomittant par coopération du profil 44 avec la paroi Mb. L'action du piston 12 produit donc, dans un premier temps, une course d'extension amenant la sortie du nez 41 hors du corps 5, puis, ensuite par pivotement-basculement, le serrage de la pièce 2 entre le nez 41 et le support ou la table 3. Le déplacement du mors 18 intervient comme dit ci-dessus contre l'action de l'organe élastique 46 qui ramène le mors dans la position d'origine, dès que le piston 12 est entraîné dans le sens inverse à celui de la flèche f 1 par raccordement de la chambre 14 avec la source de fluide sous pression 24. Dans cet exemple de réalisation, il peut être prévu d'adapter sur le corps 5 une commande manuelle 51 permettant de provoquer, en cas de besoin, la course du piston 12 dans le sens inverse à celui de la flèche f 2. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Bride de serrage autonome, à gaz, pour pièces diverses, du type comprenant un corps de bride délimitant un cylindre, un pied de Liaison et d'ancrage porté par Le corps, un piston logé dans Le cylindre dans Lequel il délimite deux chambres à volumes inversement variables, et un mors de serrage associé en partie au piston, caractérisé en ce que l'une des chambres à volumes variables est constituée sous la forme d'une capacité fermée assurant le confinement étanche d'une charge de fluide gazeux sous pression agissant pour déplacer le piston ( 12) dans le sens pour lequel intervient une action de serrage entre le mors ( 18) et le pied ( 6), et en ce que l'autre chambre ( 14) est en relation avec un raccord ( 23) de liaison avec un circuit ( 24) à même de délivrer dans ladite chambre de façon commandée une pression de fluide développant une force supérieure à celle générée par la charge gazeuse confinée. 2 Bride de serrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le pied d'ancrage ( 6) est formé par le corps ( 5). 3 Bride de serrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le pied d'ancrage ( 6) est formé par le piston ( 12). 4 Bride de serrage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le mors ( 18) est formé directement par le piston ( 12). 5 Bride de serrage selon la revendication 4, caractérisée en ce que le mors ( 18) comporte au moins une rampe ( 17) avec laquelle coopère un coin ( 16) déplacé par le piston ( 12). 6 Bride de serrage selon la revendication 1 ou 5, caractérisée en ce que le mors ( 18) est monté mobile selon une direction différente de celle y-y' de déplacement du piston ( 12). 7 Bride de serrage selon la revendication 6, caractérisée en ce que le mors ( 18) est mobile selon une direction x-x' perpendiculaire à celle du piston. 8 Bride de serrage selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que le mors est mobile selon une trajectoire courbe. 9 Bride de serrage selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que le mors ( 18) est constitué par un talon ( 33) du corps et par une pièce mobile ( 181) guidée dans le corps, coopérant avec le coin ( 16) et liée à un tirant ( 31) traversant le le coin et le corps au-delà duquel il forme un pied d'ancrage. Bride de serrage selon la revendication 8, caractérisée en ce que le mors ( 18) présente, pour coopérer avec le coin, une première rampe ( 47) de commande de course en extension hors du corps contre l'action d'un organe élastique ( 46) et une seconde rampe ( 48) de commande par pivotement en course de serrage. 11 Bride de serrage selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisée en ce que les angles a et a' de la rampe et du coin sont du type à actionnement non réversible et en ce que le piston est associé à un organe élastique de rappel.