Brevet FR2680714A1 — publié le 19930305

"Unités de maintien et de calage et ensemble formé de telles unités" La présente invention concerne une unité de maintien et de calage ainsi qu'un ensemble formé par plusieurs telles unités. On connaît déjà (FR-90 10 963) un dispositif de maintien et de calage avec rattrapage de jeu comprenant un boîtier comportant des cales rigides mobiles axialement par rapport au boîtier pour venir par leur tête, en appui contre la pièce à maintenir et à caler. La présente invention a pour but de perfectionner ce type de dispositif de maintien pour en augmenter les possibilités et les applications. A cet effet, la présente invention concerne une unité de maintien et de calage caractérisée en ce qu'elle comporte au moins trois cales logées de maniè- re mobile axialement (xx, yy, zz) dans des alésages du boîtier, ces cales prenant appui les unes sur les autres par un organe intermédiaire mobile suivant un mouvement combiné dans la direction de mouvement de chacune des cales (xx, yy, zz), cet organe de transmission coopérant avec chacune des cales par une liaison de contact à came et organe suiveur de façon à induire dans l'organe de transmission les efforts exer cés au moment du serrage sur les cales. Cette unité de maintien permet un calage de pièces au sens général, par rapport à un organe de serrage, qui dans le cas le plus simple peut être un étau ou un moyen assimilable à un étau. Comme les cales sont mobiles avec interaction suivant trois axes, cela permet de tenir compte de toutes les particularités d'une pièce à caler et à maintenir pendant des travaux comme par exemple un usinage. Bien qu'une unité à trois cales mobiles suivant trois axes constitue la solution la plus polyvalente et la plus simple, il est possible, selon l'invention, de multiplier le nombre de cales et d'axes de déplacement. Ainsi, il est possible de prévoir deux cales mobiles suivant un même axe ou d'augmenter le nombre des axes. Selon l'invention, les axes ne sont pas nécessairement perpendiculaires ; suivant les applications particulières, la forme des pièces etc,... l'o- rientation des axes peut être modifiée. I1 en est de même de la position relative des axes. Dans le cas le plus simple, deux axes sont confondus et sont perpendiculaires au troisième axe. Ainsi, suivant une caractéristique, l'unité de maintien se compose d'un boîtier parallélépipédique rectangle muni de trois cales et d'un organe de transmission, deux cales étant mobiles suivant un axe unique (yy) et l'autre cale mobile suivant un axe (xx) coupant l'axe (yy), l'ensemble formant un élément modulaire. De telles unités modulaires peuvent être réunies pour former des ensembles adaptés aux dimensions des pièces à caler. Ces ensembles forment une chaîne dynamique, permettant le calage suivant un ou plusieurs axes. Ces unités modulaires peuvent être empilées suivant une ligne ou suivant plusieurs lignes correspondant ou non aux axes des cales. Ces unités modulaires offrent l'avantage d'une très grande souplesse d'adaptation. Cela simplifie également la fabrication et la tenue des stocks. La juxtaposition des unités modulaires peut se faire soit par leurs boîtiers, soit par leurs cales, soit par une combinaison de ces deux modes. Suivant une caractéristique particulièrement intéressante l'invention concerne un ensemble de maintien et de calage comprenant plusieurs unités, caractérisé en ce qu'il comprend un support susceptible de recevoir des unités de calage et comportant des moyens de serrage pour exercer un effort sur au moins certaines des cales de la chaîne cinématique constituée par les unités de maintien prenant appui au moins partiellement les unes sur les autres par leurs cales. L'ensemble ainsi formé d'un support et d'unités de maintien constitue un moyen indépendant de tout moyen de serrage extérieur. Cela permet de fixer plusieurs pièces destinées, par exemple, à passer par différentes phases d'usinage, pour des travaux en série. Selon une autre caractéristique, le support comporte une base et deux branches. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le support comprend un fond entouré de branches et une partie avant munie d'une vis de serrage. Pour faciliter le maintien et le calage de pièces de formes arrondies et notamment de pièces ayant des parties en forme de cylindres à section circulaire, il est prévu selon l'invention de réaliser un support adapté, d'une part, à la forme de l'unité de maintien, et, d'autre part, à la forme de la pièce à maintenir, dans le cas envisagé d'une pièce de forme géométrique simple. De manière plus particulière selon l'invention, l'ensemble de maintien comporte un support dont une face peut s'adapter à une unité de calage et de maintien et dont l'autre comporte un logement dont la forme permet d'épouser au moins partiellement une pièce à maintenir et à caler. Il est également possible, pour faciliter l'adaptation des cales à la surface d'appui, de leur donner une certaine mobilité transversale par rapport à leur axe de mouvement et à cet effet l'invention concerne une cale dont l'extrémité sortant du boîtier de l'unité de maintien est subdivisée en deux parties, placées l'une derrière l'autre et s'appuyant l'une sur l'autre par des surfaces sphériques, la liaison élastique étant assurée par un manchon élastique entourant les deux parties au niveau de leur jonction. Ce manchon élastique peut être constitué par un ressort hélicoïdal assurant le rappel élastique des deux parties pour les aligner sur l'axe. La présente invention sera décrite de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'une unité de maintien et de calage selon l'invention. - la figure 2A est une vue en perspective d'une unité de calage selon l'invention. - la figure 2B est une vue en perspective d'une pièce intermédiaire pour une unité de maintien et de calage selon la figure 2A. - la figure 3 est une vue d'un ensemble de maintien et de calage comprenant trois unités selon l'invention. - la figure 4 est une vue en perspective d'un second mode de réalisation d'un ensemble de maintien et de calage comprenant trois unités selon l'invention pour le calage d'axes en vue de leur usinage. - la figure 5 est une vue schématique d'un tronçon d'une unité de maintien et de calage selon l'invention. Selon la figure 1, l'unité de maintien et de calage de l'invention, destinée à fixer une pièce, se compose d'un boîtier 1 recevant, dans trois alésages 2, 3, 4, une première cale 5, une seconde cale 6 et une troisième cale 7. Les cales 5, 6, 7 sont libres en mouvement de translation dans leur alésage respectif en étant toutefois protégées pour ne pas sortir de l'alésage en cas de mouvement extrême. Ces moyens tels que des butées ou ergots n'ont pas été représentés dans le dessin. La cale 5 se déplace suivant l'axe xx, la cale 6 suivant l'axe yy et la cale 7 suivant l'axe zz. Dans ce mode de réalisation les axes yy et zz sont confondus (appelés ci-après axe yy) et les axes xx et yy sont perpendiculaires. Entre les cales 5, 6, 7 il est prévu un organe de transmission 8 ayant une face 85 destinée à coopérer avec la face 58 de la cale 5, une face 86 destinée à coopérer avec la face 68 de la cale 6 et, enfin, une face 87 destinée à coopérer avec la face 77 de la cale 7. La forme de la section de l'organe de transmission 8 est telle que cet organe de transmission peut se déplacer à la jonction des alésages 2, 3, 4 suivant les axes xx, yy, zz ou des trajectoires intermédiaires ayant une composante sur l'axe xx et/ou l'axe yy et/ou l'axe zz. Le contact entre la surface 58 de la cale 5 et la surface 85 de l'organe de transmission 8 est un simple contact d'appui ne transmettant les efforts que dans la direction de l'axe xx en permettant néanmoins le mouvement de l'organe 8 suivant un mouvement ayant une composante dans une autre direction. Le contact des surfaces 86/68 de l'organe 8 et de la cale 6 est un contact de type came/organe suiveur. I1 en est de même du contact des surfaces 87/77 entre l'organe 8 et la cale 7. Lorsque l'unité de maintien et de calage selon la figure 1 est placée entre une ou plusieurs pièces et que les cales 5, 6, 7 sont soumises chacune à des efforts dirigés suivant leur axe xx, yy, zz, ces forces s'équilibrent par l'intermédiaire de l'organe de transmission 8. Cet équilibrage se traduit par un déplacement de chaque cale suivant son axe avec transmission du mouvement et des efforts par l'organe de transmission 8. La figure 2A montre une vue en perspective de l'unité représentée à la figure 1, mais dans une position tournée à 90". Dans cette vue, l'axe xx n'est plus vertical mais couché. L'unité apparaît ainsi extérieurement comme un parallélépipède rectangle avec sur trois faces les cales 5, 6 (cachées) 7. Une telle unité 1 peut être utilisée seule ou avec un support ou encore sous la forme d'un ensemble de plusieurs unités placées dans un support ou non. La figure 2B montre un support 20 muni sur sa face avant 21 d'un logement adapté à la forme de la face 11 du boîtier 1. Le support 20 peut ainsi coiffer la face 11. L'autre face 22 de l'élément comporte un logement par exemple cylindrique pour recevoir au moins partiellement un axe non représenté (voir figure 4). La figure 3 montre un ensemble de maintien et de calage formé de plusieurs unités telles que celles des figures 1 et 2A. Cet ensemble se compose d'un support 101 en forme de U comportant un fond 102, une branche 103 et une autre branche 104. La branche 104 est munie d'une vis 105 terminée par une molette 106. Trois unités de maintien et de serrage 107, 108, 109, identiques, sont placées sur le fond 102 entre les branches 103, 104. Les plots 110, 111, 112, 113, 114, 115 se touchent deux à deux. Le dernier plot de la série, le plot 115, vient en appui contre la branche 103 et le plot 110 en appui contre l'extrémité 116 de la vis 105. Selon les principes de fonctionnement exposés ci-dessus, le vissage de la vis 105 de la branche 104 bloque les plots d'extrémité 110, 115 de sorte que les efforts exercés sur les plots 117, 118, 119 se répercutent les uns sur les autres par l'intermédiaire des plots 111, 112, 113, 114. La figure 4 est une vue en perspective d'un autre ensemble de fixation. Dans ce cas, l'ensemble comprend un support 200 comprenant un fond n'apparaissant pas dans cette figure, des branches 201, 202, 203 et une partie avant 204 munie d'une vis 205 terminée par une tête à molette 206. Entre les branches 201, 202, 203, 204 on place trois éléments 207, 208, 209 dans une position différente de celle représentée à la figure 3 car les plots alignés sur l'axe x se touchent et transmettent les efforts, le plot d'extrémité servant à tenir un axe 210 par ailleurs logé dans une cavité de forme adaptée, réalisée au milieu de la branche 202. Les autres plots de l'axe xx s'appuient les uns contre les autres et le dernier plot de l'unité 209 s'appuie contre l'extrémité de la vis 205. Les autres plots s'appuient sur des cylindres 211 et la paroi des éléments 207, 208, 209 opposés s' appuie sur des cylindres 212. En serrant la vis 205 on bloque ainsi les cylindres 210, 211, 212 ce qui permet d'effectuer sur ces cylindres des travaux d'usinage. A la place des cylindres 210, 211, 212, pris à titre d'exemple, on pourrait envisager de fixer ainsi un ensemble de pièces ayant des formes différentes. La figure 5 montre schématiquement une chaîne cinématique réalisable soit par l'assemblage d'unités placées en ligne comme aux figures 4 et 5, soit sous la forme d'un dispositif complet, non séparable. Cette chaîne cinématique se compose, placés sur l'axe xx, d'une cale 300, d'un organe de transmission 301, d'un organe de transmission 302, d'un organe de transmission 303, d'une cale ou organe de transmission 304, etc... Suivant une direction sécante par exemple l'axe des y, on a une première cale 400 s'appuyant sur l'organe de transmission 301 et une seconde cale 401. I1 est à remarquer qu'à titre d'exemple la cale 400 est composée de deux parties 402, 403 s'appuyant l'une sur l'autre par une double surface sphérique 404, 405 formant une liaison à rotule, les deux éléments 402, 403 étant maintenus alignés par un manchon notamment un manchon formé d'un ressort hélicoïdal 406. Cela permet à la surface d'appui 407 de s'adapter à la forme de la pièce contre laquelle elle s'appuie et de se placer légèrement en biais par rapport à l'axe yy défini par ailleurs par la partie 403. Cette variante de réalisation d'une cale n'a pas été représentée pour la cale 401. L'ensemble décrit ci-dessus forme un tronçon M qui constitue en quelque sorte un tronçon modulaire pouvant se répéter, et dans ce cas la cale 304 constitue un organe de transmission coopérant avec un autre organe de transmission 305 recevant lui-même une cale 408 travaillant suivant l'axe yy, etc... Par contre, si le module M est utilisé tel quel, l'organe de transmission 304 devient une cale et prend appui soit sur une butée, soit sur une pièce. Le raisonnement fait ci-dessus sur la nature modulaire dans la direction xx peut également être réalisé dans la direction yy. Ainsi, par l'assemblage de modules comme celui de la figure 5 ou plus simplement de modules comme celui de la figure 1, on peut réaliser une chaîne dynamique de transmission de jeu ou de mouvement, pour assurer un calage sur un nombre de cales quelconque ou pour fixer un nombre de pie ces très variable. (figure 4) REVENDICATIONS 1") Unité de maintien et de calage pour fixer une pièce de forme irrégulière dans les moyens de serrage de pièces d'une machine, en vue de son usinage ou de son traitement, unité comprenant - un boîtier comportant des cales rigides mobiles axialement par rapport au boîtier pour venir par leur tête, en appui contre la pièce à maintenir et à caler, unité caractérisée en ce qu'elle comporte au moins trois cales (5, 6, 7) logées de manière mobile axialement (xx, yy, zz) dans des alésages (2, 3, 4) du boîtier (1), ces cales (5, 6, 7) prenant appui les unes sur les autres par un organe intermédiaire (8) mobile suivant un mouvement combiné dans la direction de mouvement de chacune des cales (xx, yy, zz), cet organe de transmission (8) coopérant avec chacune des cales par une liaison de contact à came et organe suiveur (58, 85, 68, 86, 77, 87) de façon à induire dans l'organe de transmission (8) les efforts exercés au moment du serrage sur les cales (5, 6, 7). 2") Unité de maintien et de calage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle se compose d'un boîtier parallélépipédique rectangle muni de trois cales (5, 6, 7) et d'un organe de transmission (8), deux cales (6, 7) étant mobiles suivant un axe unique (yy) et l'autre cale (5) mobile suivant un axe (xx) coupant l'axe (yy), l'ensemble formant un élément modulaire. 3") Unité de maintien et de calage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'une au moins des cales (400) est composée de deux parties (402, 403) placées l'une derrière l'autre et s'appuyant l'une sur l'autre par une surface sphérique (404, 405) formant une liaison à rotule. 4") Unité de maintien et de calage selon la revendication 3, caractérisée en ce que les deux parties (402, 403) sont maintenues réunies élastiquement par un manchon (406), notamment formé par un ressort hélicoïdal assurant leur rappel sur 1V axe. 5") Ensemble de maintien et de calage comprenant plusieurs unités selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un support (101, 200) susceptible de recevoir des unités de calage (107, 108, 109, 207, 208, 209) et comportant des moyens de serrage (103, 104, 105, 106, 202, 204, 205, 206) pour exercer un effort sur au moins certaines des cales de la chaîne cinématique constituée par les unités de maintien (107, 108, 109, 207, 208, 209) prenant appui au moins partiellement les unes sur les autres par leurs cales. 6") Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support (101) comporte une base (102) et deux branches (103, 104). 7 ) Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support (202) comprend un fond entouré de branches (201, 202, 203) et une partie avant (204) munie d'une vis de serrage. 8") Ensemble de maintien et de calage comprenant au moins une unité de maintien et de calage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un support (20) dont une face (21) peut s'adapter à une unité de calage et de maintien (1) et dont l'autre comporte un logement (22) dont la forme permet d'épouser au moins partiellement une pièce à maintenir et à caler.