Brevet FR2649921A1 — publié le 19910125

BROCHE DE MCHINH#UTIL La présente invention concerne une broche de machineoutil comportant un corps de fixation, un arbre rotatif monté à l'intérieur de ce corps au moyen de roulements, ledit arbre étant équipé d'un cône de réception dont l'extrémité est solidaire d'un tirant, d'une tige de serrage dudit outil dans le cône et d'une pince solidaire de la tige de serrage et agencée pour retenir ou libérer ledit tirant, cette broche comportant également des moyens hydrauliques ou pneumatiques pour actionner ladite pince afin de retenir ou libérer le tirant, ces moyens comportant un piston agencé pour déplacer axialement ladite tige de serrage à l'intérieur dudit arbre rotatif. Ce type de broche à serrage pneumatique des outils est utilisée couramment sur nombre de machines-outils. Pour ouvrir la pince et libérer un outil engagé: dans la cavité connue ménagée à l'extrémité de l'arbre rotatif de la broche, on est amené à appliquer une force axiale sur la tige de serrage, cette force ayant pour effet de déplacer axialement cette tige et de comprimer un ressort de rappel, habituellement constitué par des rondelles du type rondelles de Schnor ou rondelles de Belleville. Les contraintes dues à l'application de cette force se transmettent intégralement aux roulements, ce qui constitue en fait l'inconvénient majeur de ce système. La présente invention se propose de pallier cet inconvénient, en réalisant une broche dans laquelle ces contraintes ne sont pas transmises aux roulements. Dans ce but, la broche selon l'invention, telle que définie ci-dessus est caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif mobile agencé pour compenser les contraintes appliquées sur les roulements lorsque la pince est actionnée pour libérer l'outil. Selon un mode de réalisation préféré, ledit dispositif mobile se compose d'une butée mobile prenant appui sur lesdits roulements et un piston pneumatique ou hydraulique agencé pour exercer sur ladite butée mobile une force égale et opposée à une force appliquée sur la tige de serrage lorsque la pince est actionnée. Les moyens hydrauliques ou pneumatiques pour actionner la pince comportant un piston agencé pour déplacer axialement la tige de serrage, ce piston peut présenter une surface d'appui égale à celle dudit piston du dispositif mobile, et les deux pistons sont alimentés en fluide à la même pression. D'une façon avantageuse, le piston du dispositif mobile est annulaire, coaxial par rapport aux roulements de la broche et logé dans une cavité du corps de fixation. Ce piston est associé à un ressort de rappel. De préférence, le piston du dispositif mobile est agencé pour prendre appui sur les roulements de la broche par l'intermédiaire de ladite butée mobile et dudit ressort de rappel. Le piston d'actionnement de la pince est avantageusement associé à un ressort de rappel. La tige de serrage est de préférence associée à un ressort de rappel coaxial par rapport à cette tige. Les deux pistons peuvent être connectés à une même source de fluide sous pression. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la source de fluide sous pression est un réservoir d'huile hydraulique d'un convertisseur air/huile, ou d'un agrégat hydraulique. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'exemples de réalisation et du dessin annexé dans lequel la fig. 1 représente une vue en coupe axiale d'une forme de réalisation préférée d'une broche selon l'invention, et la fig. 2 représente schématiquement une variante de la broche telle que représentée par la fig. 1. En référence à la fig. 1, la broche 10 telle que représentée comporte essentiellement un corps de fixation 11 qui est monté à l'intérieur d'un bati fixe 12 et qui supporte un arbre rotatif 13 monté dans ledit corps au moyen de deux groupes de roulements 14 et 15. A son extrémité antérieure, l'arbre rotatif 13 comporte une cavité conique 16 destinée à recevoir un embout de fixation d'un outil (non représenté), destiné à être retenu par un tirant à visser dans ledit embout conique de l'outil. L'arbre rotatif 13 est creux et contient d'une part une tige de serrage 18 et d'autre part une pince 19, dont le déplacement axial et ltouverture sont commandés par la tige de serrage 18. Les extrémités 20 en forme de griffes de la pince 19 sont en prise avec un renflement 21 du tirant 17 vissé sur l'embout conique d'un outil. Lorsque la tige de serrage 18 se déplace vers l'avant, c'est-à-dire de la droite vers la gauche sur la fig. 1, la pince 19 se déplace dans la même direction et ses branches ainsi que ses griffes 20 sont repoussées radialement dans des évidements prévus à cet effet et ménagés dans l'arbre rotatif 13. Au voisinage de son extrémité opposée au logement conique 16, la broche comporte un tronçon d'arbre tournant 23 et mobile axialement grâce à un piston 24 monté à l'intérieur d'une cavité 25 du corps de fixation. Le piston 24 est mobile dans le sens de la double flèche A. Un plateau 26 est fixé à ltextrémité de ce piston au moyen de vis 27. Ce dernier est destiné à actionner un contact électrique 22 qui est en fait un détecteur de proximité qui fournit un signal électrique correspondant à l'ouverture de la pince. Différents joints d'étanchéité 28, 29 et 30 sont montés à la périphérie du piston 24. Le déplacement axial de ce piston est engendré par l'injection d'un fluide sous pression, par exemple de l'huile hydraulique, dans une chambre 31 à travers un conduit 32 ménagé à l'intérieur de l'élément 25 du bâti, ce conduit étant raccordé au moyen d'un raccord 33 à un conduit extérieur 34, connecté au moyen d'un raccord de dérivation 35 à un conduit 36. Ce conduit 36 est connecté à un réservoir d'huile sous pression 37 d'un transformateur de pression air/huile 38.Ce transformateur de pression comporte de façon connue en soi un premier piston 39 qui délimite une chambre 40 pouvant contenir de l'air sous pression provenant d'une alimentation 41, et un deuxième piston 42 couplé de façon rigide au piston 40 par une tige 43, et délimitant une autre chambre contenant de l'huile hydraulique et constituant ledit réservoir 37. L'huile hydraulique, lorsqu'elle est envoyée dans la chambre 31, déplace le piston 24 en agissant sur une surface annulaire 44 de valeur prédéterminée SO. Le piston 24 est par ailleurs couplé au moyen d'une bagué de fixation 45 à une double butée à billes 46 de forme cylindrique creuse à l'intérieur de laquelle est monté l'arbre tournant 23. A son extrémité antérieure, cet arbre tournant 23 comporte un évitement 7 destiné à recevoir l'extrémité 48 de l'arbre rotatif 13. L'entrainement en rotation de cet arbre rotatif s'effectue au moyen d'une courroie 49 qui passe sur un pignon denté 5Q solidaire de cet arbre. Dans un montage classique, l'injection d'huile hydraulique dans la chambre 31 a pour effet de déplacer le piston 24 de la droite vers la gauche sur la fig. 1 en entrainant, dans son déplacement en translation, l'arbre tournant 23 de telle manière que le tronçon d'extrémité 48 momentanément immobile de la tige de serrage 18 soit engagé dans l'évidement 47 ménagé à l'extrémité de l'arbre tournant 23 qui se déplace en translation. Lorsque ces deux pièces sont accouplées et que l'on continue à transmettre une pression hydraulique prédéterminée sur elles, la tige de serrage 18 se déplace également de la droite vers la gauche sur la fig. 1 en comprimant un ressort de rappel 51 composé d'un ressort compression ou d'un empilement de rondelles du type rondelles Schnor ou rondelles de Belleville. Cet empilement est effectué autour de la tige de serrage 18, dans une cavité cylindrique ménagée à l'intérieur de l'arbre rotatif 13. Le retour du piston 24 est assuré par un ressort de rappel 9 constitué par exemple par un ressort de compression coaxial à ce piston. Cette compression se transmet normalement, par réaction aux roulements 14 et 15 qui tiennent l'arbre rotatif 13. Pour éviter une sollicitation exagérée de ces roulements, la broche telle que représentée comporte un deuxième piston 52 également mobile axialement dans le sens de la double flèche A. Ce piston est alimenté en fluide hydraulique par un conduit 53, raccordé au conduit d'alimentation principale 36 à travers le raccord 35, à la même pression que le piston 24. Le fluide hydraulique est transmis dans une chambre annulaire 54 et la surface active, c' est-à-dire celle qui agit sur le piston 52 est une surface annulaire 55 ayant la même surface So que la surface annulaire 44 du piston 24.Ce piston 52 est agencé pour prendre appui contre une butée mobile 52a qui est en appui contre un ressort de rappel 52b, lui-même en contact direct avec les roulements 15. La force d'appui exercée par le piston 52 se transmet sur les roulements 15. En référence à la fig. 2, la broche comporte un certain nombre d'éléments qui sont les memes que ceux de la réalisation illustrée par la fig. 1. La solution apportée pour compenser les contraintes qui s'exercent sur les roulements au moment de l'ouverture de la pince est, sur le plan constructif, quelque peu différente de la réalisation précédente. L'ouverture des pinces est, comme précédemment, commandée hydrauliquement par un piston 60 qui prend appui à l'arrière d'une tige de serrage 61 comprimant un ressort de rappel 62. La compensation de ces contraintes s'obtient par un piston 63 qui prend appui sur un manchon 64 solidaire du corps 65 de la broche. Le piston 63 porte une butée fixe 66, qui se déplace en meme temps que ce piston et comprime un ressort de rappel 67 au cours de ce déplacement.Le manchon 64 est rendu solidaire du corps 65 de la broche par une vis 68. Le fluide hydraulique est amené simultanément au piston 60 par une embouchure 69 et au piston 63 par une embouchure 70, ce fluide étant à la même pression aux deux entrées. Par ailleurs, Ja condition indispensable pour que le système soit efficace est que les surfaces d'appui des deux pistons soient les mêmes. Dans le cas du piston 60, la surface d'appui est circulaire et est constituée par la face arrière 71 de ce piston. Dans le cas du piston 63, la surface d'appui est de forme annulaire et elle est constituée par la face d'appui 72 du piston sur la butée fixe 64. Les deux formes de réalisation permettent d'obtenir le même résultat c'est-à-dire de compenser, au niveau des roulements de l'arbre rotatif de la broche, les contraintes qui sont appliquées pour assurer l'ouverture hydraulique de la pince. Ceci est obtenu grace à deux pistons alimentés simultanément par un fluide hydraulique à la même pression, les deux pistons ayant la même surface d'appui et étant agencés pour se déplacer en sens contraire. Il est évident que la présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisations décrites mais pourrait subir différentes modifications et se présenter sous diverses variantes évidentes pour l'homme de l'art. En particulier, l'alimentation en fluide hydraulique des deux pistons pourrait être faite à partir de deux sources différentes. Le piston de compensation des contraintes pourrait être logé en différents emplacements de la broche. La forme et les dimensions des différentes pièces qui constituent la broche pourraient être modifiées en fonction des besoins ou selon les modèles de broches. Revendications 1.Broche de machine-outil comportant un corps de fixation (11), un arbre rotatif (13) monté à l'intérieur de ce corps au moyen de roulements (14, 15), ledit arbre étant équipé d'un cône de réception (16) d'un outil dont l'extrémité est solidaire d'un tirant (17), d'une tige de serrage (18) dudit outil dans le cane et d'une pince (19) solidaire de la tige de serrage et agencée pour retenir ou libérer ledit tirant, cette broche comportant également des moyens hydrauliques ou pneumatiques pour actionner ladite pince afin de retenir ou libérer le tirant, ces moyens comportant un piston (24) agencé pour déplacer axialement ladite tige de serrage à l'intérieur dudit arbre rotatif, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif mobile (52, 52a) agencé pour compenser les contraintes appliquées sur les roulements lorsque la pince (19) est actionnée pour libérer l'outil. 2. Broche selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif mobile se compose d'une butée mobile (52a) prenant appui sur lesdits roulements (15) et d'un piston (24) pneumatique ou hydraulique agencé pour exercer sur ladite butée mobile (52a) une force égale et opposée à une force appliquée sur la tige de serrage (18) lorsque la pince (19) est actionnée. 3. Broche selon la revendication 2, dans laquelle les moyens hydrauliques ou pneumatiques pour actionner la pince comportent un piston (24) agencé pour déplacer axialement la tige de serrage (18), caractérisée en ce que ce piston (24) présente une surface d'appui (44) égale à celle (55) dudit piston (52) du dispositif mobile, et en ce que les deux pistons sont alimentés en fluide à la même pression. 4. Broche selon la revendication 3, caractérisée en ce que le piston (52) du dispositif mobile est annulaire, coaxial par rapport aux roulements (14, 15) de la broche et logé dans une cavité du corps de fixation (11). 5. Broche selon la revendication 4, caractérisée en ce que le piston (52) du dispositif mobile est associé à un ressort de rappel (52b). 6. Broche selon la revendication 4, caractérisée en ce que le piston (52) du dispositif mobile est agencé pour prendre appui sur les roulements (15) de la broche par l'intermédiaire de ladite butée mobile (52a) et dudit ressort de rappel (52b). 7. Broche selon la revendication 5, caractérisée en ce que le piston (24) d'actionnement de la pince est associé à un ressort de rappel (9). 8. Broche selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tige de serrage (18) est associée à un ressort de rappel (51) coaxial par rapport à cette tige. 9. Broche selon la revendication 3, caractérisée en ce que les deux pistons (24, 52) sont connectés à une meme source de fluide sous pression. 10. Broche selon la revendication 9, caractérisée en ce que la source de fluide sous pression est un réservoir (37) d'huile hydraulique d'un convertisseur air/huile ou d'un agrégat hydraulique.