Brevet FR2706877A1 — publié le 19941230

L'invention concerne un dispositif de serrage rapide, destiné à produire des forces axiales de serrage sur un arbre lisse, en particulier pour fixer des rou- leaux et des bobines d'alimentation en bande ou en fil entre un appui stationnaire et un appui déplaçable axia- lement sur l'arbre et auquel est combiné le dispositif de serrage rapide, de conformation concentrique, dispositif qui est enfilé sur l'extrémité libre de l'arbre et glissé vers le rouleau d'alimentation et qui bloque le mouvement en sens contraire. Des dispositifs de serrage rapide utilisant un appui immobilisé par une force, pour des rouleaux et des bobines d'alimentation en bande ou en fil entrant dans des processus de production ou de traitement, sont connus, (par exemple grâce aux modèles d'utilité allemands DE-U-75 i8 465, G 91 01 360.7), Mais la manoeuvre de ces dispo- sitifs demande des outils auxiliaires ou ils conviennent seu- lement, par exemple selon le document cité en dernier, pour un sens de rotation déterminé de l'arbre. Sous la désignation "Quick-Loc", on connaît en outre un système qui est seulement applicable à l'immobilisation axiale, sans possibilité de resserrage. Pour la majeure partie des tâches de serrage comparables, on utilise des sys- tèmes utilisant une liaison de blocage par complémen- tarité de formes, employant par exemple des broches file- tées et des éléments constituant des écrous. Le dispositif selon l'invention représente en plus une extension fonctionnelle, par exemple par rapport à la liaison par blocage selon la figure 35 dans l'ou- vrage de Dubbel, 14-ième édition, page 368, produisant une effet de blocage au-dessus du domaine de la limite du blocage automatique, dont dépendent l'action et la sûreté du système, la littérature prévoyant de tels bloqueurs à friction de préférence pour des applications axiales, bien que le développement selon la présente invention permette également la transmission d'un couple par suite d'une précontrainte préfixée de la bague de blocage. L'invention a donc pour but de créer un système de serrage rapide utilisant un appui bloqué par l'action d'une force, pouvant être placé à un endroit voulu quelconque sur l'arbre, permettant de produire des forces axiales de serrage réglables, convenant pour les deux sens de rota- tion et susceptible d'être manoeuvré/utilisé sans outils supplémentaires. En raison de la coopération, selon l'invention, des pièces du dispositif de serrage rapide, celui-ci ré- pond à ces exigences et possède en outre l'avantage que son desserrage en service n'est pas possible puisque, sous l'action d'efforts axiaux excentrés sur la bague de coinçage (5) dans le domaine du blocage automatique, les forces de frottement augmentent proportionnellement aux forces normales, conformément aux conditions statiques connues du blocage automatique a Selon l'invention, un dispositif de serrage ra- pide comme indiqué au début est essentiellement caracté- risé en ce qu'il comprend, dans un boîtier, une bague de coinçage, portant des tétons disposés excentriquement sur des côtés opposés de la baguer qui est poussée à une po- sition de coincement par une force axiale, produite par exemple par un ressort primaire à l'encontre de ressorts secondaires agissant axialement entre des faces annu- laires parallèles, avec application de forces orientées axialement à travers un premier téton, un cône, un roule- ment à billes, un filetage et un côté d'extrémité pour établir une liaison par l'action d'une force entre l'arbre et la bague de coinçage dans le domaine du blo- cage automatique, blocage qui peut être accru sélective- ment (individuellement) par la rotation d'une roue de serrage, la force du ressort primaire pressant une sur- face guidée concentriquement sur l'arbre contre un second téton, surmontant les forces des ressorts secondaires, agissant dans les directions des axes des tétons et pro- duisant la précontrainte avec soutien vectoriel de la bague de coinçage, la manoeuvre inverse, pour l'annula- tion de l'effet de coincement, comprenant la suppression de la force axiale de serrage sur le rouleau d'alimenta- tion par la rotation en sens contraire de la roue de ser- rage et la détente des ressorts secondaires, à l'encontre de la force du ressort primaire, par l'écartement mutuel simultané, par poussée, de la roue de serrage en direc- tion d'une face de cette roue et d'une bague d'arrêt en direction d'une face de celle-ci, de sorte que la bague de coinçage ne peut plus exercer de force normale sur l'arbre et que le dispositif de serrage rapide peut être retiré de l'arbre dans le sens du blocage. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le premier téton est fixé à la bague de coinçage et engagé dans un évidement excentré du côté d'extrémité, en étant orienté vers le cône mobile dans un point de contact avec cette face, afin qu'un couple appliqué sous l'effet de l'opération de serrage puisse être transmis par l'intermédiaire du filetage; - par l'écartement simultané, par poussée, de la bague d'arrêt et de la roue de serrage, écartement qui est pro- duit par l'application simultanée de forces égales diri- gées axialement sur lesdites faces, l'espace de montage pour la bague de coinçage, précontrainte élastiquement, espace qui est compris entre les faces dirigées vers cette bague, change relativement, de sorte que la posi- tion de la bague de coinçage change, avec maintien des points de contact des tétons; - lors de la rotation de la roue de serrage en sens contraire, le coincement sur l'arbre de la bague de coin- çage est annulé par des ressorts agissant suivant les di- rections axiales des tétons sur la bague de coinçage, tout en maintenant cette bague à une position définie entre lesdites faces annulaires dirigées vers elle; - le cône mobile est relié en rotation à la roue de ser- rage par un roulement à billes et déplaçable axialement au moyen du filetage par rapport à l'unité de coinçage, de sorte qu'une force de serrage sélective peut être pro- duite au moyen de l'unité de serrage; - la fonction assurée par la bague d'arrêt, le ressort primaire et le second téton est remplie par une pièce de pression montée sur ressort ou par une vis, éléments qui sont appuyés dans un boîtier fermé; - une petite force de ressort exercée suivant les direc- tions axiales des tétons et une force plus grande exercée par le ressort primaire en direction des points de contact des tétons portés par la bague de coinçage, pro- voquent un déplacement du dispositif de serrage rapide en direction du rouleau d'alimentation, c'est-à-dire contrairement au sens bloqué, du fait qu'une force orien- tée axialement agit sur la roue de serrage en direction de ladite face de cette roue et que le ressort primaire agit comme un dispositif antiretour; - la force du ressort primaire est supérieure à la force des ressorts secondaires, de sorte qu'une force normale définie agit par l'intermédiaire de la bague de coinçage sur l'arbre, ce qui crée une résistance contre la rota- tion de la roue de serrage. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexes, sur lesquels: - la figure 1 représente un rouleau d'alimenta- tion (1) fixé en position de travail (avec coincement)sur un arbre à l'aide d'un dispositif de serrage rapide selon l'invention; - la figure 2 est une coupe axiale du disposi- tif de serrage rapide selon l'invention; - la figure 3 est une coupe axiale d'un dispo- sitif de serrage rapide selon une variante de réalisation de l'invention; - la figure 4 est une coupe axiale d'un dispo- sitif de serrage rapide selon encore une autre variante de réalisation de l'invention; et - la figure 5 est une représentation schéma- tique de la zone de contact entre la bague de coinçage et l'arbre. La figure 1 représente le dispositif de serrage rapide en position de travail (avec coincement), la rota- tion dans le sens du serrage d'une roue 13 produisant, par l'intermédiaire du cône 2, le centrage et la fixation d'un rouleau d'alimentation 1 entre ce cône 2 et un cône A disposé stationnaire sur l'arbre 3. Pendant ce serrage, en raison du filetage 11 prévu entre l'unité de serrage B et l'unité de coinçage C, il s'établit un intervalle de serrage E. Pour remplacer le rouleau d'alimentation en bande, la force 22, agissant en forme d'anneau et en di- rection axiale sur les cônes, doit être supprimée par la rotation de la roue 13 dans le sens du desserrage sur son filetage, avec réduction de la force agissant par l'in- termédiaire du filetage 11 sur l'unité de coinçage, pen- dant que l'intervalle de serrage E est réduit, ainsi que le montre la figure 2. Selon la figure 2, la position de la bague de coinçage 5 peut être changée, au moyen de ressorts 6, 14, par rapport à la bague d'arrêt 17 guidée dans le boîtier 4 et sur l'arbre 3. A cet égard, l'agrandissement de la distance F entre la face 20 de la roue de serrage 13 et la face 21 de la bague d'arrêt 17, provoque la compres- sion du ressort primaire 14 et permet la détente des res- sorts secondaires 6, qui sont plus faibles que le ressort primaire 14 et s'appliquent contre les faces annulaires parallèles 7 et 15 dirigées vers la bague de coinçage 5 et situées respectivement sur le fond du boîtier 4 et à l'extrémité de la bague d'arrêt 17 tournée vers la bague 5. Dans l'espace de montage ainsi agrandi entre les faces 7 et 15, la position de la bague 5 se modifie de telle sorte que sous l'effet des ressorts secondaires 6, les tétons 8, 9 - fixés de façon excentrée et diagonalement l'un en face de l'autre sur les deux côtés opposés de la bague de coinçage 5 - restent en appui sur les points de contact 23, le premier téton 8 dans un évidement 16 mé- nagé dans le côté d'extrémité ou fond 12 du boîtier 4 et le second téton 9 contre la face 15 de la bague d'arrêt 17 tournée vers la bague 5. De ce fait, cette dernière est désolidarisée de l'arbre 3, de sorte que celui-ci est librement mobile. Les points de contact de la bague 5 avec l'arbre 3, à la position solidarisée de ces deux éléments, sont désignés sur la figure 5 par FNA et FNB. Le "surplomb vectoriel" de la force du ressort primaire 14 agit sur la bague 5 de manière que l'effet de coince- ment aux points FNA et FNB provoque, dans la direction périphérique et par rapport au diamètre d de l'arbre, un couple antagoniste - pouvant être déterminé - par rapport au frottement dans le filetage 11 lors de la manoeuvre de la roue de serrage 13. Les directions axiales des tétons 8 et 9 sont désignées respectivement par 19 et 18 et l'extrémité de l'arbre 3 est désignée par D. La figure 3 montre une variante de réalisation du dispositif de serrage rapide qui conserve la structure de base qui vient d'être décrite, mais comporte un boî- tier fermé 25 contenant une pièce de pression 26 montée sur un ressort 14 agissant de nouveau avec une force do- minante et en sens contraire aux ressorts 6 sur la bague de coinçage 5. Comme dans le mode de réalisation décrit en premier, la roue de serrage 13 est accouplée en rota- tion au cône 2 par l'intermédiaire d'un roulement à billes 10. Il résulte de ce qui précède que la bague de coin- çage (5), portant des tétons (8, 9) disposés excentriquement sur des côtés opposés de la bague, est poussée à une position de coincement par une force axiale, produite par exemple par le ressort primaire (14) à l'encontre de ressorts secondaires (6) agissant axialement entre des faces annulaires parallèles (7, 15), avec application de forces orientées axialement à travers le premier téton (8), le cône (2), un roulement à billes (10), un filetage (11) et un c8té d'extrémité (12) pour établir une liaison par l'action d'une force entre l'arbre (3) et la bague de coinçage (5) dans le domaine du blocage automatique, blocage qui peut être accru sélectivement (individuellement) par la rotation d'une roue de serrage (13), la force du ressort primaire (14) pressant une surface (15) guidée concentriquement sur l'arbre contre un second téton (9), surmontant les forces des ressorts secondaires (6), agissant dans les directions (18, 19) des axes des tétons et produisant la précontrainte avec soutien vectoriel de la bague de coingage (5). La manoeuvre inverse, pour l'annulation de l'effet de coincement, comprend la suppression de la force axiale de serrage (22) sur le rouleau d'alimentation par la rotation en sens contraire de la roue de serrage (13) et la détente des ressorts secondaires (16), à l'encontre de la force du ressort primaire (14), par l'écartement mutuel simultané, par poussée, de la roue de serrage (13) en direction d'une face (20) de cette roue et d'une bague d'arrêt (17) en direction d'une face (21) de celle-ci, de sorte que la bague de coinçage (5) ne peut plus exercer de force normale sur l'arbre (3) et que le dispositif de serrage rapide peut être retiré de l'arbre dans le sens du blocage. La coopération des différentes pièces de la variante selon la figure 3 correspond par ailleurs à ce qui a été décrit pour le premier exemple de réalisation. La figure 4 représente une exécution sans ressort 14 ou sans pièce de pression 26 montée sur ressort. La précontrainte nécessaire au fonctionnement de l'unité de serrage B - précontrainte qui est exercée selon la figure 2 par exemple par le ressort 14 et par l'intermédiaire du point de contact 23 et le second téton 9 sur la bague 5 - est produite ici à la main au moyen d'une vis de réglage 24 pourvue d'un élément d'arrêt 27 pour empêcher sa chute/perte. REVENDICATIONS 1. Dispositif de serrage rapide, destiné à pro- duire des forces axiales de serrage sur un arbre lisse, en particulier pour fixer des rouleaux et des bobines d'alimentation entre un appui stationnaire et un appui déplaçable axialement sur l'arbre (3) et auquel est com- biné le dispositif de serrage rapide, de conformation concentrique, dispositif qui est enfilé sur l'extrémité libre (D) de l'arbre et glissé vers le rouleau d'alimen- tation (1) et qui bloque le mouvement en sens contraire, caractérisé en ce qu'il comprend, dans un boîtier (4), une bague de coinçage (5), portant des tétons (8, 9) dis- posés excentriquement sur des côtés opposes de la bague, qui est poussée à une position de coincement par une force axiale, produite par exemple par un ressort pri- maire (14) à l'encontre de ressorts secondaires (6) agis- sant axialement entre des faces annulaires parallèles (7, ), avec application de forces orientées axialement à travers un premier téton (8), un cône (2), un roulement à billes (10), un filetage (11) et un côté d'extrémité (12) du boîtier(4) pour établir une liaison par l'action d'une force entre l'arbre (3) et la bague de coinçage (5) dans le domaine du blocage automatique, blocage qui peut être accru sé- lectivement (individuellement) par la rotation d'une roue de serrage (13), la force du ressort primaire (14) pres- sant une surface (15) guidée concentriquement sur l'arbre contre un second téton (9), surmontant les forces des ressorts secondaires (6), agissant dans les directions (18, 19) des axes des tétons et produisant la précon- trainte avec soutien vectoriel de la bague de coinçage (5), la manoeuvre inverse, pour l'annulation de l'effet de coincement, comprenant la suppression de la force axiale de serrage (22) sur le rouleau d'alimentation par la rotation en sens contraire de la roue de serrage (13) et la détente des ressorts secondaires (16), à l'encontre de la force du ressort primaire (14), par l'écartement mutuel simultané, par poussée, de la roue de serrage (13) en direction d'une face (20) de cette roue et d'une bague d'arrêt (17) en direction d'une face (21) de celle-ci, de sorte que la bague de coinçage (5) ne peut plus exercer de force normale sur l'arbre (3) et que le dispositif de serrage rapide peut être retiré de l'arbre dans le sens du blocage. 2. Dispositif de serrage rapide selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que le premier téton (8) est fixé à la bague de coinçage (5) et engagé dans un évidement excentré (16) du côté d'extrémité (12), en étant orienté vers le cône mobile (2) dans un point de contact (23) avec cette face, afin qu'un couple appliqué sous l'effet de l'opération de serrage puisse être trans- mis par l'intermédiaire du filetage (11). 3. Dispositif de serrage rapide selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que, lors de l'écartement simultané, par poussée, de la bague d'arrêt (17) et de la roue de serrage (13), écartement qui est produit par l'application simultanée de forces égales dirigées axia- lement sur lesdites faces (20, 21), l'espace de montage pour la bague de coinçage (5), précontrainte élastique- ment, espace qui est compris entre les faces (7, 15) di- rigées vers cette bague, change relativement, de sorte que la position de la bague de coinçage (5) change, avec maintien des points de contact (23) des tétons (8, 9). 4. Dispositif de serrage rapide selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, lors de la rotation de la roue de serrage (13) en sens contraire, le coincement sur l'arbre (3) de la bague de coinçage (5) est annulé par des ressorts (6) agissant suivant les di- rections axiales (18, 19) des tétons (8, 9) sur la bague de coinçage (5), tout en maintenant cette bague à une po- sition définie entre. lesdites faces annulaires (7, 15) dirigées vers elle. 5. Dispositif de serrage rapide selon la reven- dication 1 ou 2, caractérisé en ce que le cône mobile (2) est relié en rotation à la roue de serrage (13) par un roulement à billes (10) et déplaçable axialement au moyen du filetage (11) par rapport à l'unité de coinçage (C), de sorte qu'une force de serrage sélective peut être pro- duite au moyen de l'unité de serrage (B). 6. Dispositif de serrage rapide selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la fonction assurée par la bague d'arrêt (17), le ressort primaire (14) et le second téton (9) est remplie par une pièce de pression montée sur ressort (14, 26) ou par une vis (24), éléments qui sont appuyés dans un boîtier fermé (25). 7. Dispositif de serrage rapide selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que qu'une petite force de ressort exercée suivant les directions axiales (18, 19) des tétons et une force plus grande exercée par le ressort primaire (14) en direction des points de contact (23) des tétons portés par la bague de coinçage (5), provoquent un déplacement du dispositif de serrage rapide en direction du rouleau d'alimentation, c'est-à- dire contrairement au sens bloqué, du fait qu'une force orientée axialent agit sur la roue de serrage (13) en di- rection de ladite face (20) de cette roue et que le res- sort primaire (14) agit comme un dispositif antiretour. 8- Dispositif de serrage rapide selon l'une quelconque des revendications 1 - 7, caractérisé en ce que la force du ressort primaire (14) est supérieure à la force des res- sorts secondaires (6), de sorte qu'une force normale dé- finie agit par l'intermédiaire de la bague de coinçage (5) sur l'arbre (3), ce qui crée une résistance contre la rotation de la roue de serrage (13).