Brevet FR2785214A1 — publié le 20000505

La présente invention concerne les pinces de serrage trouvant des applications dans de nombreux domaines, notamment comme pinces pour le serrage d'objets tels que des tôles de carrosserie automobile ou analogue. Il est déjà bien connu de nombreux types de pinces de serrage. Cependant, il n'en existe pas qui permette d'obtenir un déplacement rapide de la broche de serrage lors de son approche jusqu'au contact des objets à serrer, et qui permette ensuite d'appliquer une force de pression importante sur ces objets au cours d'un très faible déplacement de cette broche de serrage. La présente invention a ainsi pour but de réaliser une pince de serrage qui réponde aux buts définis ci-dessus tout en ayant une structure relativement simple et facile à mettre en oeuvre. Plus précisément, la présente invention a pour objet une pince de serrage comprenant : un corps définissant un logement, une tige de vérin, des moyens pour commander le déplacement en translation de la tige de vérin dans le logement par rapport au corps, suivant une direction donnée et c ntre deux positions, respectivement une position dite"d'attente de serrage" et une position dite"de serrage", une broche de serrage, et des moyens pour monter la broche de serrage en coopération avec la tige de vérin, caractérisée par le fait que les moyens pour monter la broche de serrage en coopération avec la tige de vérin comportent : -des moyens pour entraîner la broche de serrage dans un premier mouvement de translation par rapport au corps, quand la tige de vérin se déplace entre sa position d'attente de serrage et une position intermédiaire comprise entre les deux positions d'attente de serrage et de serrage, ledit premier mouvement de translation de la broche de serrage étant le mme que celui de la tige de et -des moyens pour transformer, dans un rapport donné, le mouvement de translation de la tige de vérin quand elle se déplace entre sa position intermédiaire et sa position de serrage, en un second mouvement de translation de la broche de serrage. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lesquels : Les figures lA, 1B et 1C illustrent schëmatiquement en coupe partielle un mode de réalisation d'une pince de serrage selon l'invention, dans trois configurations qui sont respectivement : une configuration en attente de serrage pendant l'approche avant serrage (fig. 1A), la configuration en fin d'approche de serrage (fig. 1B) et une configuration de serrage (fig. lC), et La figure 2 représente en coupe longitudinale un mode de réalisation industriel de la pince de serrage selon l'invention. Bien que les figures 1 et 2 représentent deux modes de réalisation différents de la pince de serrage selon l'invention, les mmes références désignent sur ces deux figures les mmes éléments quel que soit leur mode de représentation. Les Demandeurs tiennent à préciser que ces figures ne représentent que deux exemples de mode de réalisation de l'objet selon l'invention, mais qu'il peut exister d'autres modes de réalisation qui répondent à la définition de cette invention. Ils précisent en outre que, lorsque, selon la définition de l'invention, l'objet de l'invention comporte"au moins un"élément ayant une fonction donnée, le mode de réalisation décrit peut comporter plusieurs de ces éléments. Ils précisent aussi que, si le mode de réalisation de l'objet selon l'invention tel qu'illustré comporte plusieurs éléments de fonction identique et que si, dans la description, il n'est pas spécifié que l'objet selon cette invention doit obligatoirement comporter un nombre particulier de ces éléments, l'objet de l'invention pourra tre défini comme comportant"au moins un"de ces éléments. Les figures illustrent deux modes de réalisation différents d'une pince de serrage selon l'invention. Cependant, comme ces deux modes de réalisation sont fonctionnellement strictement identiques, leur description sera donnée ci-après en se référant indifféremment à l'une ou l'autre des figures 1 A, 1B, IC et 2. La pince de serrage illustrée sur les figures 1 A, 1 B, I C et 2 comprend un corps 1 définissant un logement 2, une tige de vérin 3, des moyens 4 pour commander le déplacement en translation de la tige de vérin 3 dans le logement 2 par rapport au corps 1, suivant une direction donnée 5 et entre deux positions, respectivement une position dite"d'attente de serrage", figure IA, et une position dite"de serrage"figure 1C et/ou fig. 2, une broche de serrage 6 et des moyens pour monter la broche de serrage en coopération avec la tige de vérin. Les moyens 4 pour commander le déplacement en translation de la tige de vérin 3 peuvent tre constitués de différentes façons, par exemple par des vérins hydrauliques comme représenté sur la figure 2, mais aussi des vérins pneumatiques, électriques, etc. Ces moyens sont connus en eux-mmes et ne seront pas plus amplement décrits ici. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens pour monter la broche de serrage 6 en coopération avec la tige de vérin 3 comportent des moyens 7 pour entraîner la broche de serrage 6 dans un premier mouvement de translation"Da"par rapport au corps 1 quand la tige de vérin 3 se déplace en approche avant serrage entre une position d'attente de serrage (figure lA), et une position intermédiaire en fin d'approche de serrage (figure IB), comprise entre les deux positions d'attente de serrage et de serrage, ce premier mouvement de translation de la broche de serrage étant le mme que celui de la tige de vérin, et des moyens 8 pour transformer, dans un rapport donné, le mouvement de translation de la tige de vérin 3 quand elle se déplace entre sa position intermédiaire (figure 1B) et sa position de serrage (figure 1C), en un second mouvement de translation"Ds"de la broche de serrage 6. Pour obtenir un effort de serrage important lors d'une course Ds de la broche de serrage relativement faible, il est nécessaire que le rapport défini ci-dessus, entre l'amplitude de la translation de la broche de serrage 6 et l'amplitude de la translation de la tige de vérin 3 entre sa position intermédiaire et sa position de serrage, soit inférieur à l'unité. En effet, l'intensité de la force de serrage étant égale au produit de celle donnée par le vérin par un coefficient qui est égal à l'inverse du rapport défini ci-dessus, l'intensité de la force de serrage ainsi obtenue peut tre très importante. Les moyens 7 pour entraîner la broche de serrage 6 dans son premier mouvement de translation tel que défini ci-avant comportent, comme illustré sur les figures 1 et 2, un patin 10, des moyens pour monter ce patin en translation par rapport au corps 1 et à la tige de vérin 3, un ergot 11 monté coulissant dans une percée 12 réalisée transversalement dans le patin 10, ull évidement 13 réalisé dans la tige de vérin 3, et des moyens 14 pour maintenir l'ergot à la fois dans la percée 12 et dans l'évidement l 3 quand la tige de vérin 3 se déplace entre sa position d'attente de serrage, figure 1 A, et sa position intermédiaire, figure 1B. Sont aussi prévus une entretoise 17 située entre le patin l0 et la broche de serrage 6, une rainure 16 réalisée dans la broche de serrage 6 et un doigt 15 solidaire de la tige de vérin 3. Le doigt 15 est apte à plonger dans la rainure 16 pour la parcourir. Il est en outre agencé et positionné sur la tige de vérin 3 pour que, lorsqu'il est en butée contre le fond 18 de la rainure 16, la broche de serrage 6 soit parfaitement bloquée par rapport à la tige de vérin 3 via 1'entretoise 17, le patin 10,1'ergot 11, la perche 12 et l'évidement 13, comme illustré sur la figure 1A. Dans une réalisation particulièrement avantageuse, les moyens 8 définis ci-dessus pour transformer, dans un rapport donné, le mouvement de translation de la tige de vérin 3 quand elle se déplace entre sa position intermédiaire et sa position de serrage, en un second mouvement de translation de la broche de serrage 6, comportent une encoche 19 réalisée dans le corps 1 pour recevoir une partie de 1'ergot 11, des moyens pour pousser 1'ergot 11 de façon à le faire sortir de l'évidemment 13 pour pénétrer en partie dans l'encoche 19, l'autre partie restant dans la percée 12 de façon que le patin 10 soit délié de la tige de vérin 3 et lié au corps I et que, dans sa translation entre ses deux positions intermédiaire (figure 1B) et de serrage (figure 1C), la tige de vérin 3 puisse se translater par rapport au corps 1 et au patin 10, sans entraîner ce patin. Ces moyens 8 comportent en outre une butée 20 qui permet de définir la position du patin 10 par rapport au corps 1 telle que, lorsque le patin est au contact de cette butée, l'ergot 11 soit apte à plonger au moins partiellement dans 1'encoche 19, des moyens 21 pour monter l'entretoise 17 en coopération par effet de coin entre deux faces en regard 22,23 appartenant respectivement au patin 10 et à la broche de serrage 6, et des moyens 24 pour déplacer l'cntretoise 17 selon une direction faisant un angle non nul avec la direction donnée 5 de translation de la tige de vérin 3 de façon qu'elle vienne s'insérer entre les deux faces 22,23. Avantageusement, les moyens 24 pour déplacer 1'entretoise 17 selon une direction faisant un angle non nul avec la direction donnée de translation de la tige de vérin 3 de façon qu'elle vienne s'insérer entre les deux faces 22,23 comportent une rampe 25, comme un plan incliné, réalisée dans la tige de vérin 3 de façon que sa longueur suivant la direction de translation 5 soit inférieure à la longueur de la rainure 16 suivant cette mme direction. La rampe est agencée pour tre apte à coopérer par glissement avec 1'entretoise 17 de façon à lui appliquer une force faisant une direction non confondue avec la direction de translation 5 et à la pousser entre les deux faces 22,23 pour tendre à les écarter l'une de l'autre par un effet de coin, bien connu en lui-mme, quand la tige de vérin se translate de sa position intermédiaire à sa position de serrage. Les figures 1A à 1C donnent une vue schématique de la réalisation d'une pince de serrage selon l'invention, dans le but notamment d'illustrer son fonctionnement. La figure 2 représente un mode de réalisation de la pince de serrage avantageux pour sa réalisation industrielle. Selon cette réalisation, les quatre éléments suivants, la tige de vérin 3, la broche de serrage 6, le patin 10 et le logement 2 réalisé dans le corps 1, sont de forme générale cylindrique de révolution et sont montés coulissant les uns au contact des autres, la tige de vérin occupant une position axiale centrale, la broche de serrage 6 et le patin 10 étant montés entre la tige de vérin 3 et la surface latérale 26 du logement 2, le corps 1 se trouvant donc à l'extérieur. Dans ce mode de réalisation, I'ergot 11 est avantageusement constitué par une première bille 27 et un jonc élastique 28 entourant sensiblement toute la tige de vérin 3 en surmontant cette première bille. Ie jonc élastique 28 et la bille 27 sont définis de façon que la somme de l'épaisseur du jonc et du diamètre de la bille soit égale, d'une part à la somme de l'épaisseur du patin 10 et de la profondeur de l'évidement 13, et d'autre part à la somme de l'épaisseur du patin 10 et de la profondeur de l'encoche 19. L'entretoise 17 est constituée par une seconde bille 29 et, pour obtenir 1'effet de coin mentionné ci-avant, les deux faces en regard 22,23 appartenant respectivement au patin 10 et à la broche de serrage 6 forment un angle aigu non nul d'une valeur déterminée pour les besoins du serrage à obtenir. Cette valeur d'angle entre les deux faces 22 et 23 sera facilement définie par l'homme du métier qui aura pris connaissance du contenu de la présente description et des buts de l'invention. De façon préférentielle, la pince de serrage comporte en outre des moyens de découplage 36 entre la tige de vérin 3 et les moyens 4 pour commander le déplacement de la tige de vérin 3 dans le logement 2. Ces moyens de découplage définissent une longueur de découplage déterminée. Ils comportent une goupille solidaire de l'un des deux éléments, tige de vérin 3 et moyens 4, et une rainure dans l'autre élément, la goupillc plongeant dans cette rainure pour pouvoir la parcourir en son entier. La longueur de cette rainure définit) la longueur de découplage déterminée mentionnée ci-dessus. Ces moyens de découplage sont en fait bien connus en eux-mmes et ne seront donc pas plus amplement décrits ici. La pince de serrage dont deux modes de réalisation sont illustrés sur les figures 1 et 2 fonctionne de la façon suivante : Il est supposé que la pince de serrage est tout d'abord dans la configuration"en attente de serrage"dans laquelle la broche de serrage est en approche avant serrage, comme illustré sur la figure 1A. Dans cette configuration, le piston de commande 30 du vérin se trouve dans le fond 31 du cylindre de vérin 32 opposé à l'avant 33 contre lequel repose le piston 30 dans la configuration de serrage illustrée notamment sur les figures 2 et 1C. Dans cette configuration dite"en attente de serrage", la bille 27 se trouve à la fois dans la percée 12 et dans l'évidement 13. Le jonc élastique 28 est au contact de la paroi 26 du logement 2 et de la partie de bille située dans la percée, et empche donc cette bille 27 de sortir de l'évidement 13. Le doigt 15 est au contact du fond 18 de la rainure 16. La bille 29 est en partie insérée entre le patin 10 et la broche de serrage 6, au contact des deux faces 22 et 23 respectivement de ces deux derniers éléments, et maintenue dans le fond 37 de la rampe 25. Dans ces conditions, le patin 10 est solidaire de la tige de vérin 3, la broche de serrage 6 est fixe par rapport à la tige de vérin 3, puisqu'une partie de son extrémité arrière est coincée entre le doigt 15 de la tige de vérin et le patin 10 via la bille 29. L'équipage mobile comprenant la tige de vérin 3, le patin 10 et la broche de serrage 6 doit tre considéré, dans cette configuration initiale de la pince de serrage, comme un seul et mme élément. A partir de cette position, le vérin peut tre commandé pour déplacer le piston 30 vers la gauche de la figure 2. Il entraine l'ensemble de l'équipage mobile défini ci-dessus jusqu'à ce que le patin 10 vienne au contact de la butée 20. La tige de vérin 3 se trouve alors dans la position intermédiaire illustrée sur la figure 1B. Sous l'action de la force exercée par le vérin lors de cette première étape du fonctionnement de la pince de serrage, la broche de serrage 6 subit un premier déplacement définissant une course d'approche relativement importante référencée"Da"sur les figures 1 et 2. A la fin de cette course d'approche, l'embout 35 de la broche de serrage 6 est sensiblement au contact t des objets à serrer. Quand le patin 10 est au contact de la butée 20, le jonc élastique 28 se trouve en regard de l'encoche 19 et, lorsque la tige de vérin 3 continue sa translation, la bille 27 est poussée hors de l'évidement 13 jusqu'à tre entièrement située dans la percée 12. Dans ce mouvement de la bille 27, le jonc 28 est repoussé et pénètre dans l'encoche 19 en étant élastiquement bandé par exemple par une augmentation de son diamètre. De ce fait, la tige de vérin 3 peut continuer à se translater vers la gauche de la figure 2 sans entraîner le patin qui est retenu par la butée 20. Pendant cette translation supplémentaire de la tige de vérin 3, depuis sa position intermédiaire illustrée sur la figure 1B jusqu'à sa position de serrage illustrée sur la figure 1C, la rampe 25 pousse en force la bille 29 entre les deux faces 22,23 respectivement du patin 10 et de la broche de serrage 6, pour les éloigner l'une de l'autre sous l'action d'un effet de coin bien connu en luimme, qui a pour effet de permettre à l'embout 35 de la broche de serrage 6 d'appuyer, à rencontre d'une enclume non représentée, sur les objets à serrer avec une force importante d'une intensité supérieure à celle de la force donnée par le vérin 4. I1 est à noter que, dans cette seconde étape du fonctionnement de la pince de serrage, la translation de la broche de serrage est produite par la pénétration de la bille 29 entre les faces 22 et 23 du patin et de la broche de serrage. La pénétration de la bille 29 est possible du fait que le doigt 15 peut parcourir toute la rainure 16 dont la longueur est au moins égale à la distance, définie suivant la direction de translation 5, parcourue par la bille 29 sur la rampe 25. Au cours de cette seconde étape du fonctionnement de la pince de serrage, la broche de serrage 6 subit un second déplacement définissant une course de serrage relativement faible référencée"Ds"sur les figures 1 et 2, sous l'action d'une force qui est égale au produit de celle exercée par le vérin 4 par un coefficient supérieur à l'unité donné par 1'effet de coin mentionné cidessus. Bien entendu, la pince de serrage peut reprendre sa configuration initiale selon la figure 1A. II suffit pour cela de commander le vérin pour déplacer le piston 30 de la gauche vers la droite de la figure 2, c'est-à-dire de l'avant 33 vers le fond 31 du cylindre de vérin 32. Quand l'évidement 13 revient en regard de la bille 27, le jonc élastique 28 se détend, repousse cette bille dans l'évidement et quitte l'encoche 19. Le patin est à nouveau lié avec la tige de vérin 3 et peut revenir à sa position initiale, figure 1A. Le doigt 15 se translate lui aussi vers la droite de la figure 2 jusqu'à buter contre le fond 18 de la rainure 16. L'effort du doigt sur le fond de la rainure est transmis à la bille 29 qui est repoussée par effet de coin, vers le fond 37 de la rampe 25. La pince de serrage a alors repris sa configuration initiale illustrée sur la figure 1A et peut à nouveau tre utilisée comme décrit ci-avant. Pour prévenir le cas où la broche de serrage 6 aurait tendance à rester collée sur les objets serrés entre son embout 35 et une enclume (non représentée), le perfectionnement constitué par les moyens de découplage 36 entre le piston 30 et la tige de vérin 3 permet au piston 30 de prendre un certain élan dynamique pour donner un"à-coup"sur la tige de vérin 3 qui se transmet à la broche de serrage 6 par l'intermédiaire du doigt 15, ce qui a pour effet de décoller 1'embout 35 et d'entraîner la broche de serrage dans un mouvement de retrait pour la ramener à sa position initiale. REVENDICATIONS 1-Pince de serrage comprenant : un corps (1) définissant un logement (2), une tige de vérin (3), des moyens (4) pour commander le déplacement en translation de la tige de vérin (3) dans le logement (2) par rapport au corps (1), suivant une direction donnée (5) et entre deux positions, respectivement une position dite "d'attente de serrage" (fig. 1A) et une position dite"de serrage" (fig. 1C), une broche de serrage (6), et des moyens pour monter la broche de serrage en coopération avec la tige de vérin, caractérisée par le fait que les moyens pour monter la broche de serrage (6) en coopération avec la tige de vérin (3) comportent : -des moyens (7) pour entraîner la broche de serrage (6) dans un premier mouvement de translation par rapport au corps (1) quand la tige de vérin (3) se déplace entre sa position d'attente de serrage et une position intermédiaire (fig. 1B) comprise entre les deux positions d'attente de serrage (fig. 1A) et de serrage (fig. 1C), ledit premier mouvement de translation de la broche de serrage étant le mme que celui de la tige de vérin, et -des moyens (8) pour transformer, dans un rapport donné, le mouvement de translation de la tige de vérin (3) quand elle se déplace entre sa position intermédiaire et sa position de serrage, en un second mouvement de translation de la broche de serrage (6). 2-Pince de serrage selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit rapport donné entre l'amplitude de la translation de la broche de serrage (6) et l'amplitude de la translation de la tige de vérin (-) quand cette dernière se déplace entre sa position intermédiaire et sa position de serrage, est inférieur à l'unité. 3-Pince de serrage selon la revendication 2, caractérisée par le fait les moyens (7) pour entrainer la broche de serrage (6) dans son premier mouvement de translation comportent : -un patin (10), -des moyens pour monter ledit patin (10) en translation par rapport au corps (1) et à la tige de vérin (3), -un ergot (11) monté coulissant dans une percée (12) réalisée dans le patin (10), -un évidement (13) réalisé dans la tige de vérin (3), -des moyens (14) pour maintenir ledit ergot à la fois dans ladite percée et dans ledit évidement quand la tige de vérin (3) se déplace entre sa position d'attente de serrage (fig. lA) et sa position intermédiaire (fig. 1B), -une entretoise (17) située entre le patin (10) et la broche de serrage (6), -une rainure (16) réalisée dans la broche de serrage (6), et -un doigt (15) solidaire de la tige de vérin (3), ledit doigt étant apte à plonger dans ladite rainure pour la parcourir et étant en butée contre le fond (18) de ladite rainure (16) de façon que la broche de serrage (6) soit emprisonnée entre la tige de vérin (3) et le patin (10) par l'intermédiaire de ladite entretoise (17). 4-Pince de serrage selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les moyens (8) pour transformer, dans un rapport donné, le mouvement de translation de la tige de vérin (3) quand elle se déplace entre sa position intermédiaire et sa position de serrage, en un second mouvement de translation de la broche de serrage (6) comportent : -une encoche (19) réalisée dans le corps (1) pour recevoir une partie dudit ergot (11), -des moyens pour pousser ledit ergot (11) de façon à le faire sortir de l'évidement (13) pour pénétrer en partie dans l'encoche (19), 1'autre partie restant dans la percée (12) de façon que le patin (10) soit délié de la tige de vérin (3) et lié audit corps (1) et que, dans sa translation entre ses deux positions intermédiaire (fig. 1B) et de serrage (fig. 1C), la tige de vérin (3) puisse se translater par rapport audit corps (1) et audit patin (10), -une butée (20) pour définir la position du patin (10) par rapport au corps (1) de façon que, lorsque le patin est au contact de cette butée, l'ergot (11) soit apte à plonger au moins partiellement dans l'encoche (19), -des moyens (21) pour monter l'entretoise (17) en coopération par effet de coin entre deux faces en regard (22,23) appartenant respectivement au patin (10) et à la broche de serrage (6), et -des moyens (24) pour déplacer 1'entretoise (17) selon une direction faisant un angle non nul avec ladite direction donnée de translation (5) de la tige de vérin (3) de façon qu'elle vienne s'insérer entre les deux dites faces (22,23). 5-Pince de serrage selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les moyens (24) pour déplacer 1'entretoise (17) selon une direction faisant un angle non nul avec ladite direction donnée de translation de la tige de vérin de façon qu'elle vienne s'insérer entre les deux dites faces (22,23) comportent une rampe (25) réalisée dans la tige de vérin (3), la longueur de cette rampe suivant la direction de translation (5) étant inférieure à la longueur de la rainure (16), ladite rampe étant apte à coopérer par glissement avec ladite entretoise (17) pour lui appliquer une force faisant une direction non confondue avec la direction de translation (5) et pour la pousser entre les deux dites faces (22,23) pour tendre à les écarter l'une de l'autre. 6-Pince de serrage selon la revendication 5, caractérisée par le fait que les quatre éléments suivants, la tige de vérin (3), la broche de serrage (6), le patin (10) et le logement (2) réalisé dans le corps (1) sont de forme générale cylindrique de révolution et sont montés coulissant les uns au contact des autres, la broche de serrage (6) et le patin (10) étant montés entre la tige de vérin (3) et la surface latérale (26) du logement (2). 7-Pince de serrage selon la revendication 6, caractérisée par le fait que ledit ergot (11) est constitué d'une première bille (27) et d'un jonc élastique (28) surmontant ladite première bille (27), la somme de l'épaisseur du jonc élastique (28) et du diamètre de la première bille (27) étant égale, d'une part à la somme de l'épaisseur dudit patin (10) et de la profondeur de l'évidemment (13), et d'autre part à la somme de l'épaisseur dudit patin (10) et de la profondeur de l'encoche (19). 8-Pince selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisée par le fait que ladite entretoise (17) est constituée par une seconde bille (29), les deux faces en regard (22,23) appartenant respectivement au patin (10) et à la broche de serrage (6) formant un angle aigu non nul d'une valeur déterminée. 9-Pince de serrage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre des moyens de découplage (36) entre la tige de vérin (3) et les moyens (4) pour commander le déplacement de la tige de vérin dans ledit logement (2), ces moyens de découplage étant déterminés sur une longueur de découplage d'une valeur déterminée.