Brevet FR2666264A1 — publié le 19920306

"Dispositif de maintien et de calage avec rattrapage de jeu pour fixer une pièce de forme irrégulière dans une machine-outil". La présente invention concerne un dispositif de maintien et de calage avec rattrapage de jeu pour fixer une pièce de forme irrégulière dans les moyens de serrage de pièce d'une machine en vue de l'usinage, dispositif comprenant - un boîtier prenant appui sur les moyens de serrage et comportant des cales rigides, mobiles axialement par rapport au boîtier, pour venir par leur tête en appui contre la pièce à usiner. Un tel dispositif est déjà connu selon FR76 28 749. Ce dispositif connu comporte des cales en forme d'organes plongeurs mobiles axialement et indépendamment les uns des autres. Ces organes pénètrent dans un caisson ou boîtier rempli d'un milieu solide formé de billes ; sur une partie de leur longueur les plongeurs comportent des cavités d'engagement pour les billes. Pour la mise en place du dispositif, on décomprime les billes qui permettent alors aux plongeurs de se déplacer librement par rapport au caisson. Lorsque les plongeurs sont en place contre les différentes surfaces de contact de la pièce à fixer, on met en compression les billes à l'intérieur du caisson de ma nière à les figer. Ces billes bloquent ainsi les plongeurs dans les différentes positions de réglage. Ce dispositif de maintien présente une structure très compliquée qui se justifie pour le serrage de pièces de formes très particulières nécessitant de nombreux points d'appui, ce qui est possible puisque les plongeurs se mettent en place indépendamment les uns des autres. Néanmoins, ce dispositif connu présente un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord, ce système est d'une réalisation relativement compliquée. Il est également encombrant et cela d'autant plus si l'on veut lui faire transmettre des efforts de serrage important. En effet, les surfaces de contact entre les plongeurs et les billes devront être plus importantes. Ce dispositif connu est sensible aux vibrations d'usinage, les billes quoique théoriquement bloquées, risquant de changer de place. De même, des efforts importants exercés sur une tige peuvent en provoquer le glissement puisqu'en fait les billes ne coopèrent avec les logements réalisés dans les plongeurs que pour en quelque sorte augmenter le "coefficient de frottement". Enfin, l'inconvénient le plus gênant semble être l'indépendance des plongeurs et de leur blocage le dispositif est mis en place, les plongeurs sont poussés le cas échéant contre des points d'appui sur la pièce, puis les plongeurs sont bloqués par la mise en premier des billes. Or, au cours de la poursuite du serrage, l'indépendance des plongeurs fait qu'inévitablement l'un ou quelques plongeurs sont soumis à des efforts beaucoup plus importants que les autres, ce qui n'est pas satisfaisant pour de l'usinage de précision car ces efforts locaux peuvent déformer la pièce ou y induire des contraintes. En outre, et en faisant abstraction des inconvénients ci-dessus, pour le serrage de pièces de formes irrégulières, par exemple de pièces de fonderie, pour l'usinage des surfaces de référence, l'utilisation d'un tel dispositif connu et les frais afférents ne se justifieraient pas car ces pièces faiblement irrégulières ne nécessitent souvent qu'une faible compensation de jeu par rapport aux moyens de serrage équipant une machine-outil. La présente invention a pour but de créer un dispositif de maintien et de calage de forme et de réalisation simples, facile à mettre en oeuvre, pour permettre la fixation et surtout le rattrapage de jeu, permettant un serrage homogène, quasi isostatique de la pièce. A cet effet, l'invention concerne un dispositif du type ci-dessus caractérisé en ce qu'il comporte - au moins deux cales logées de manière mobile axiale ment dans des chemins de guidage du boîtier et coo pérant par l'intermédiaire d'un organe de transmis sion rigide, mobile dans un chemin de guidage du boîtier, les cames et l'organe de transmission coo pérant par une liaison de contact à came et organe suiveur de façon à induire dans l'organe de trans mission les efforts de compression exercés sur le boîtier et les cales au moment du serrage entre la pièce et les moyens de serrage. Le dispositif de maintien selon l'invention permet une mise en oeuvre extrêmement simple et rapide. Il suffit de placer ce dispositif de maintien avec ses cales contre la pièce à maintenir et le boîtier contre l'élément de serrage (mâchoire) d'un dispositif de serrage prévu sur la machine-outil ou plus généralement la machine effectuant l'usinage. Cette pièce ne nécessite aucun réglage ni commande particulière et le serrage de la machine provoque le déplacement des cales qui appliquent leurs efforts à l'organe de transmission soumis à la compression. Il en résulte un équilibrage automatique des cales par leur interaction grâce à cet organe de transmission.De plus, comme l'organe de transmission n'est jamais bloqué pendant le serrage, les efforts exercés sur les différents organes d'appui sont dans une relation parfaitement connue qui dépend de la géométrie des surfaces d'appui de l'organe de transmission ainsi que du nombre de surfaces d'appui et de leur orientation relative. Toutefois, dans chaque cas, le rapport des efforts exercés par chaque cale est parfaitement défini. Dans le cas le plus simple d'un dispositif de maintien ne comportant que deux cales avec des surfaces d'appui de l'organe de transmission, orientées de manière symétrique et des organes d'appui d'axes parallèles, les efforts sont identiques. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la liaison de contact à came et organe suiveur entre chaque cale et l'organe de transmission, est réalisée par des surfaces d'appui sur l'organe de transmission contre lesquelles viennent s'appuyer les bases des cales. Suivant une autre caractéristique, les cales sont des cylindres reçus dans des logements de section correspondante, du boîtier et l'organe de transmission est également un cylindre, l'axe du logement de l'organe de transmission coupant les axes des logements des cales et les surfaces d'appui de l'organe de transmission sont des surfaces planes. Suivant une autre caractéristique, les bases des cales sont des surfaces planes parallèles aux surfaces d'appui associées de l'organe de transmission. Dans le cas de pièces à usiner dont le contour extérieur est très tourmenté et dont les points d'appui des têtes des cales présentent une différence de longueur importante, cette différence peut être compensée soit par l'interposition de pièces, soit en remplaçant l'une des cales par une cale de longueur plus appropriée pour le point d'appui. Ce remplacement se fait par simple extraction de la cale. La présente invention sera décrite de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe en coupe d'un dispositif de maintien et de calage à deux cales. - la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant le dispositif mis en place contre une pièce à fixer. - la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1 d'un dispositif de maintien et de calage à trois cales. - la figure 3A est une vue de détail à échelle agrandie de la partie principale de la variante représentée à la figure 3, - la figure 4 est une vue de dessus du dispositif de la figure 3. Selon la figure 1, l'invention concerne un dispositif de maintien et de calage avec rattrapage de jeu pour fixer une pièce de forme irrégulière dans les moyens de fixation non représentés d'une machine-outil pour usiner la pièce. Ce dispositif se compose d'un boîtier 1 qui prend appui dans le moyen de fixation. Dans cet exemple de réalisation, ce boîtier est équipé de deux cales 2, 3 mobiles dans la direction des axes XX, YY suivant les doubles flèches A, B. Pour cela, le boîtier 1 comporte des logements 4, 5 en forme d'alé sages traversants. La tête 21, 31 des cales 2, 3 est destinée à venir s'appuyer contre la pièce à fixer. L'autre extrémité des cales 2, 3 ou base 22, 32 est en forme de plan incliné par rapport à l'axe XX, YY pour coopérer avec un organe de transmission 6. Cet organe de transmission 6 de forme cylindrique, de section par exemple circulaire, est logé mobile dans un logement 7 constitué par exemple par un alésage traversant. Cet organe de transmission 6 est mobile suivant l'axe ZZ dans la direction de la double flèche C ; il comporte à chaque extrémité, une surface d'appui 61, 62 destinée à coopérer avec la base 22, 32 de la cale 2, 3 correspondante. Les efforts exercés sur le boîtier et sur les têtes 21, 31 des cales 2, 3 au moment du serrage de la pièce sont tels que l'organe de transmission 6 est soumis à des efforts de compression correspondant à la résultante des efforts de compression exercés sur le boîtier et sur les cales 2, 3.Cette composante dépend de la pente des surfaces d'appui 61, 62. Dans l'exemple de réalisation représenté, les surfaces d'appui 61, 62 sont des surfaces planes, inclinées à 450 par rapport à l'axe ZZ ; cet axe ZZ est lui même perpendiculaire aux axes XX et YY (parallèles) et la base 22, 32 des cales est constituée par une surface plane parallèle respectivement aux surfaces d'appui 61, 62. Pour que les cales 2, 3 situées du même côté du boîtier 1 puissent exercer sur l'organe de transmission 6 des efforts de compression il faut que la pente des surfaces d'appui 61, 62 soit opposée. Selon l'exemple de la figure 1, les cales 2, 3 ont sensiblement la même longueur. Toutefois, comme le jeu de réglage que peut assurer le dispositif de maintien et de calage selon l'invention dépend de la hauteur de translation des cales 2, 3 et correspond au maximum à une différence de hauteur des points d'appui des cales 2, 3, égale au double de l'épaisseur de l'organe de transmission 6 dans la direction XX ou YY, cette possibilité de réglage est nécessairement limitée. Pour des différences plus grandes de distances entre les points d'appui des têtes 21, 31 des cales 2, 3 on peut soit prévoir des pièces intermédiaires, soit remplacer les cales 2, 3 par des cales de dimensions plus proches de celles des points d'appui de la pièce à fixer. Il est avantageux de boucher les alésages 4, 5, 7 par des bouchons 41, 51, 71, 72 pour éviter la pénétration des copeaux et ainsi pour retenir les organes 2, 3, 6 par l'effet de ventouse créé par la dépression à l'intérieur des alésages. Les bouchons n'ont pas été représentés dans les autres figures pour ne pas compliquer les dessins. La figure 2 montre la mise en oeuvre du dispositif 10 à deux cales représenté à la figure 1. Pour simplifier la description et la figure 2, seules les références nécessaires à la compréhension ont été reportées à l'identique de la figure 1. Le dispositif 10 est placé entre un moyen de serrage 40 de la machine (par exemple un mors ou une mâchoire) et la pièce à usiner 41. Les points d'appui 42, 43 des têtes 21, 31 des cales 2, 3 sont distants d'une distance # dans le plan de la figure. Cette distance est compensée par le mouvement des cales 2, 3 au moment du serrage de l'ensemble. Au cours de ce mouvement, la mâchoire 40 exerce, sur la surface d'appui 11 du boîtier 1, une force F à laquelle s'opposent les réactions R1, R2 de la pièce 41 aux points d'appui des têtes 21, 31.Du fait que les points d'appui 42, 43 ne sont pas situés à la même distance de la mâchoire 40, les forces R1, R2, F, provoquent un déplacement de la cale 2 dans la direction de la flèche A1, une transla tion de l'organe de transmission 6 dans la direction de la flèche C1 et un mouvement de sortie de la cale 3 dans la direction de la flèche B1 jusqu'à ce que les forces soient équilibrées. Lorsque les surfaces d'appui 61, 62 sont inclinées du même angle opposé par rapport à l'axe ZZ, le mouvement rentrant (-) de la cale 2 est égal au mouvement sortant (+) de la cale 3.La transmission du mouvement d'une cale à l'autre ne se ferait pas dans le rapport 1 si les pentes étaient différentes ; il y aurait alors un effet de surmultiplication ou de démultiplication suivant l'inclinaison relative, différente, des surfaces d'appui 61, 62. Les figures 3, 3A et 4 montrent respectivement en vue de côté coupée, en vue de côté partielle coupée et agrandie et en vue de dessus, un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Ce mode de réalisation comporte trois cales 102, 103, 202 associées deux à deux 102, 202 ; 202, 103. Entre les cales 102, 202 il y a un organe de transmission 106 et entre les cales 202, 103 un organe de transmission 206. La cale 202 se compose en fait de deux parties indépendantes, l'une constituant la base 202A et l'autre le corps 202B. Cette subdivision est nécessaire pour permettre le décalage entre l'axe U-U du corps 202B et l'axe V-V de la base 202A sous l'effet du décalage des organes de transmission 106, 206.Il convient de souligner également que la forme des surfaces 232, 233 de la base 202A peut être différente de la forme schématique représentée par exemple une forme bombée et non plane. De plus, l'alésage 400 recevant le corps 202B, est prolongé au niveau de la base 202A par un alésage 401 de grand diamètre permettant les mouvements de translation de la base 202A comme cela est évoqué à la figure 3A. Dans la position neutre représentée à la figure 3, les deux organes de transmission 106, 206 se rejoignent sur l'axe de la cale 202. Pour que les organes de transmission 106, 206 soient soumis à des efforts de compression, les surfaces d'appui 161, 261 et 262, 162, sont respectivement opposées. Il est à remarquer que les surfaces d'appui 261, 262 des organes 106, 206 ne correspondent qu'à la moitié de "l'épaisseur" des organes de transmission 106, 206. De même, les bases 222, 232 de la cale 202 correspondent à un dièdre et non pas à une surface plane complète, comme les surfaces d'appui 122, 132 des cales 102, 103. Le fonctionnement de ce dispositif est exactement le même que celui du dispositif ci-dessus sauf que les cales étant au nombre de trois, il y aura trois efforts de réaction induits respectivement par les cales 102, 202, 103 dans les organes de transmission 106, 206 respectivement soumis à des efforts de compression. Comme le montre la figure 4, le dispositif de maintien 210 représenté aux figures 3 et 4 comporte deux taraudages 250, 251 qui permettent la mise en place d'une poignée 252 à extrémité filetée et munie d'une boule de préhension 253. Cette poignée facilite la mise en place du dispositif dans la machine. Sur un plan général il faut remarquer que la coopération entre une cale 2, 3 et l'organe de transmission 6 se fait par une action de compression avec un effet de rampe. Bien que le plus simple soit la coopération d'une base (appartenant à la cale) et d'une surface d'appui (appartenant à l'organe de transmission) qui soient toutes les deux des surfaces planes parallèles, il est possible d'envisager d'au tres solutions comme par exemple une surface d'appui sur l'organe de transmission et un galet ou un organe suiveur à la base de la cale. Cette disposition peut également être inversée : la base de la cale est une surface et l'extrémité correspondante de l'organe de transmission est un organe suiveur tel qu'un galet appuyé contre la base. Enfin, il convient de souligner que ces cales peuvent être soit intégrées à demeure au boîtier, soit interchangeables pour s'adapter à l'importance du jeu à compenser. La présente invention permet de réaliser des dispositifs de maintien comportant un nombre de cales supérieur à celui des exemples ci-dessus ; ce nombre peut atteindre, voire dépasser 10. De plus, bien que, dans le cas le plus simple, le dispositif de maintien sert à tenir une seule pièce, il est également possible de tenir plusieurs pièces, et même, caler une pièce par cale, par exemple pour l'usinage simultané de plusieurs pièces. Le dispositif de maintien selon l'invention peut s'appliquer à la fixation et au serrage de pièces dans une machine, en vue de leur usinage. Lorsque la table de la machine le permet, plusieurs tels dispositifs peuvent le cas échéant être placés les uns derrière les autres par la fixation et le serrage de plusieurs pièces à usiner simultanément. REVENDICATIONS 1-) Dispositif de maintien et de calage avec rattrapage de jeu pour fixer une pièce de forme irrégulière dans les moyens de serrage de pièce d'une machine en vue de l'usinage, dispositif comprenant - un boîtier prenant appui sur les moyens de serrage et comportant des cales rigides, mobiles axialement par rapport au boîtier, pour venir par leur tête en appui contre la pièce à usiner, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte - au moins deux cales (23) logées de manière mobile axialement dans des chemins de guidage (4, 5) du boîtier (1) et coopérant par l'intermédiaire d'un organe de transmission (6) rigide, mobile dans un chemin de guidage (7) du boîtier (1), les cames (2, 3) et l'organe de transmission (6) coopérant par une liaison de contact à came et organe suiveur (22, 32, 61, 62) de façon à induire dans l'organe de trans mission (6) les efforts de compression exercés sur le boîtier (1) et les cales (2, 3) au moment du ser rage entre la pièce (41) et les moyens de serrage (40). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison de contact à came et organe suiveur entre chaque cale (2, 3) et l'organe de transmission (6) est réalisée par des surfaces d'appui (61, 62) sur l'organe de transmission (6) contre lesquelles viennent s'appuyer les bases (22, 32) des cales (2, 3). 3 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cales (2, 3) sont des cylindres reçus dans des logements (4, 5) de section correspondante, du boîtier (1) et l'organe de transmission (6) est également un cylindre, l'axe (ZZ) du logement (7) de l'organe de transmission (6) coupant les axes (XX, YY) des logements (4, 5) des cales (2, 3) et les surfaces d'appui (61, 62) de l'organe de transmission (6) sont des surfaces planes. 4g) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bases (22, 32) des cales (2, 3) sont des surfaces planes parallèles aux surfaces d'appui (61, 62) associées de l'organe de transmission (6).