Brevet FR2797002A1 — publié le 20010202

La présente invention concerne un arbre à diamè tre auto-réductible permettant un serrage et un desserrage automatiques d'une pièce sur cet arbre. Dans le domaine de la construction mécanique en général on réalise souvent un montage avec serrage d'une ou plusieurs pièces sur un arbre porteur destiné à tourner autour de son axe. Ce type de montage serré d'une pièce sur un arbre est très avantageux car il permet d'éviter tout jeu de fonctionnement et élimine les pièces intermédiaires utilisées dans d'autres types de montage. Toutefois, son exécution nécessite un outillage spécifique et ne peut donc généralement être effectué qu'en usine, à l'exclusion de tout assemblage sur site. Il en est de même du démontage d'une telle pièce qui s'avère parfois même encore plus difficile que son montage. En particulier, ce type de montage avec serrage peut avantageusement être utilisé dans une machine de refendage. Une telle machine réalise la division d'une bande métallique en une pluralité de bandelettes par une découpe multiple de cette bande en continu suivant sa direction longitudinale. Une machine de refendage comprend principalement un bâti sur lequel sont montés deux arbres parallèles entraînés en rotation par des moyens moteurs et portant chacun une série de couteaux en forme de disques disposés dans des plans perpendiculaires auxdits arbres et chevau chant à leur périphérie la série de couteaux de l'autre arbre pour former une série de cisailles de découpe de la bande à refendre. Pour obtenir des produits de haute qualité, il est important d'obtenir une grande précision sur la largeur des bandelettes et la régularité de leurs bords. Cette qualité de découpe suppose que le positionne ment transversal des couteaux soit d'une part maîtrisé et stable tout au cours de la coupe en continu et d'autre part aussi régulier que possible sur toute la largeur de la bande découpée. Dans ce souci de précision et de régulari té, les constructeurs de ce type de machine cherchent à limiter autant que possible les jeux de fonctionnement et la flexion des arbres porte-couteaux sous l'effet d e s efforts de coupe. Dans cette double perspective, il apparaît particulièrement intéressant de réaliser un arbre porte-couteaux massif, sur lequel les disque-couteaux sont directement montés avec serrage. C'est donc en vue de cette application particu lière au montage serré des disque-couteaux sur les arbres d'une machine de refendage, ainsi que dans une optique d'application très générale à tout type de machine utili sant un montage serré d'une pièce sur un arbre, qu'il est apparu utile de concevoir un arbre à diamètre auto-réducti- ble permettant un serrage et un desserrage automatique d'une pièce sur cet arbre. En vue de la réalisation de ce but, on propose selon l'invention un corps ayant un axe central et présen tant une surface périphérique de forme générale sensible ment cylindrique, ce corps possédant au moins une certaine épaisseur sur laquelle il est plein et monobloc et dans laquelle sont ménagées des entailles s'étendant chacune dans un plan parallèle à l'axe central et ne contenant pas cet axe, pour délimiter avec la surface périphérique un volet élastiquement rétractable par réduction de l'entaille sous l'effet de moyens de commande associés. Ainsi, lorsque l'on souhaite réaliser le montage d'une pièce sur l'arbre, on pilote les moyens de commande pour rétreindre les volets à l'encontre de leur élasticité propre. Cette rétraction des volets se traduit par une diminution du diamètre de l'arbre. La pièce peut alors être aisément emmanchée sur l'arbre et placée dans la position exacte souhaitée. Lorsque cette position est atteinte, il suffit de piloter les moyens de commande pour qu'ils relâchent les efforts qu'ils exercent sur les volets. Ces derniers tendent alors, sous l'effet de leur élasticité propre, à s'épanouir pour reprendre leur position naturel correspondant à un plus grand diamètre de l'arbre. Cette tendance naturelle de l'arbre à une augmentation de son diamètre se traduit par un serrage de la pièce sur l'arbre. Le démontage éventuel de la pièce peut être réalisé de la même manière en pilotant les moyens de commande pour qu'il provoque la rétraction des volets de manière à réduire le diamètre de l'arbre, ce qui libère la pièce de son serrage sur cet arbre. La pièce peut alors glisser aisément sur l'arbre pour être retirée. On voit donc que cet arbre à diamètre auto- réductible permet de réaliser un serrage ou un desserrage commandé d'une pièce à monter ou à démonter, sans faire intervenir un outillage extérieur complexe. Il est ainsi en particulier possible de réaliser des opérations de montage et de démontage d'une ou plusieurs pièces sur cet arbre in situ, sans avoir à expédier l'arbre et la ou les pièces concernées en usine. Selon une première caractéristique avantageuse de l'invention, la surface périphérique présente des méplats situés entre les volets. La présence de ces méplats évite tout risque de coincement de la pièce à monter ou à démonter sur l'arbre lorsque les volets sont rétractés. Selon une seconde caractéristique avantageuse de l'invention, les entailles sont en nombre paire et sont agencées symétriquement deux à deux par rapport à l'axe central. On obtient ainsi une répartition homogène des efforts de serrage exercés par les volets sous l'effet de leur élasticité propre sur la pièce à serrer. Dans un mode de réalisation avantageuse, les moyens de commande de chacun des volets comportent un vérin possédant deux parties délimitant entre elles une chambre annulaire d'activation et mobiles l'une par rapport à l'autre suivant un axe perpendiculaire au plan de l'en- taille délimitant ledit volet, avec une première partie coopérant avec le corps et une seconde partie coopérant avec le volet concerné. Avantageusement alors, le vérin est de forme annulaire et est traversé par une vis dont la tête bride la première partie du vérin et dont la tige filetée est engagée dans un perçage taraudé ménagé en correspondance dans le corps. Plus précisément, la chambre annulaire d'activa tion du vérin est alimentée par une canalisation interne du corps, via des conduits internes de la vis. D'autres caractéristiques et avantages de l'in vention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple non limitatif. Il sera fait référence aux dessins en annexe, parmi lesquels - la figure 1 est une vue en coupe par un plan transversal d'un arbre à diamètre auto-réductible conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle agrandie de la zone II de la figure 1. En référence aux figures 1 et 2, un arbre à diamètre auto-réductible conforme à l'invention comporte un corps 1 ayant un axe central 2 et présentant une surface périphérique 3 de forme générale sensiblement cylindrique. Le corps 1 possède une épaisseur, qui est ici supérieure à la moitié de son rayon, sur laquelle il est plein et monobloc en un matériau métallique tel que de l'acier ou de la fonte. Il présente toutefois un conduit central creux 6 délimité par une surface intérieure cylindrique 5 d'axe 2. La fonction du conduit central 6 sera exposée ultérieu rement. Une pluralité d'entailles 10 sont ménagées dans l'épaisseur du corps 1 suivant des plans parallèles à l'axe central 2 et ne contenant pas cet axe. En l'espèce, ces entailles 10 sont au nombre de quatre et sont agencées symétriquement deux à deux par rapport à l'axe central 2. I1 serait toutefois possible de prévoir un nombre supérieur ou inférieur d'entailles à intervalle angulaire régulier. Chacune des entailles 10 présente un bord il longitudinal qui débouche sur la surface périphérique 3 du corps 1. L'autre bord longitudinal 12 de chaque entaille débouche dans un évidement longitudinal 13 ménagé à l'intérieur du corps 1. Chaque entaille 10 délimite ainsi avec la surface périphérique 3 du corps 1 un volet 15 d'un seul tenant avec le reste du corps 1. La matière du corps 1 qui subsiste entre chaque évidement 13 et la surface périphérique 3 de ce corps réalise une liaison élastique relativement rigide de chaque volet 15 avec le reste du corps. Chaque volet 15 possède ainsi une certaine capacité de mouvement par rapport au reste du corps 1 par pivotement autour d'un axe longitudinal voisin de l'évidement 13 correspondant. Chaque volet 15 est ainsi rétractable à l'encontre de son élasti cité propre lorsqu'il pivote vers l'intérieur pour réduire l'entaille 10 qui le délimite. Cette capacité de rétraction de chaque volet 15 dépend bien entendu directement de la largeur de l'entaille 10. La rétraction de chacun des volets 15 à l'encon tre de son élasticité propre est commandée par des moyens associés. Ces moyens de commande comportent, pour chaque volet 15, un vérin 20 hydraulique ou pneumatique de poussée suivant un axe 32 perpendiculaire au plan de l'entaille 10 correspondante. Comme cela est mieux visible à la figure 2, ce vérin 20 comporte deux parties: une première partie 21 qui coopère avec le reste du corps 1 et une seconde partie 22 qui coopère avec le volet 15 concerné. Plus précisément, le vérin 21 est de forme annulaire et est reçu dans un lamage cylindrique 23 ménagé dans le volet 15 en renfoncement de la surface périphérique 3 autour de l'axe 32. La première partie 21 du vérin 20 possède une surface extérieure cylindrique 24 qui s'emboîte dans la surface intérieure cylindrique 25 du lamage 23 et une face avant 26 qui, dans la configuration de repos illustrée par la figure 2, vient en butée contre le fond 27 du lamage 23. Intérieurement, la première partie 21 du vérin 20 possède un alésage avant 28 d'axe 32 qui débouche sur la face avant 26 et un alésage arrière 29 d'axe 32 qui débouche sur la face arrière 31. Les alésages avant 28 et arrière 29 sont séparés par un épaulement intérieur 30. La seconde partie 22 du vérin 20 se présente sous la forme d'un simple anneau à section rectangulaire qui est reçu pour coulisser suivant l'axe 32 dans l'alésage avant 28 de la première partie 21. Cette seconde partie 22 possède une face avant 33 qui est en appui contre le fond 27 du lamage 23 et une face arrière 34 qui délimite avec l'épaulement 30 une chambre annulaire d'activation 35. La première partie 21 du vérin 20 est attelée au reste du corps 1 au moyen d'une vis de liaison 40 d'axe 32 dont la tête 41 est reçue dans l'alésage arrière 29 de la première partie 21 du vérin 20 pour venir en appui contre l'épaulement interne 30 de cette première partie 21, et dont la tige filetée 42 est engagée dans un perçage taraudé 43 d'axe 32 ménagé dans le reste du corps 1. La portion de la tige 42 qui est adjacente à la tête 41 n'est pas filetée et traverse les deux parties 21 et 22 du vérin 20. Pour que l'étanchéité de la chambre annulaire d'activation 35 soit convenablement assurée, l'épaulement intérieur 30 de la première partie 21 et la seconde partie 22 du vérin 20 possèdent un diamètre intérieur égal au diamètre extérieur de la portion non fileté de la tige 42 adjacente à la tête 41. Pour l'alimentation de la chambre annulaire d'activation 35, la tige 42 de la vis 40 possède un conduit intérieur axial 45 qui débouche à l'extrémité avant de la tige 42 et qui est raccordée à son extrémité opposée à la chambre annulaire d'activation 35 par une pluralité de conduits radiaux 46. Le perçage 43 dans lequel débouche le conduit axial 45 est lui-même alimenté par une canalisation interne du corps 1. Cette canalisation interne comporte quatre conduits 47 ménagés suivant des axes 32 dans le prolongement des perçages 43 et débouchant dans le conduit central 6. Ces conduits 47 réalisent ainsi une liaison des conduits internes 45 des vis 40 avec le conduit central 6 de l'arbre. Le conduit central 6 est lui-même alimenté en fluide ou en gaz sous pression par un dispositif d'alimen tation et de pilotage (non représenté aux figures). Entre les volets 15, la surface périphérique 3 du corps 1 présente quatre méplats 4 s'étendant sur toute la longueur du corps 1 parallèlement à l'axe 2 et situés entre les volets 15 conformément à l'illustration de la figure 1. Lorsque l'on souhaite monter une pièce sur l'arbre qui vient d'être décrit, on pilote le dispositif d'alimentation et de pilotage de manière à alimenter le conduit central 6 en fluide ou en gaz sous pression. La chambre annulaire d'actionnement 35 de chacun des vérins 20 est alors elle-même mise sous pression, ce qui tend à provoquer l'élargissement de cette chambre et donc l'écar tement des parties 21 et 22 du vérin 20. Comme la première partie 21 du vérin 20 est assujettie par la vis 40 au reste du corps 1 de l'arbre, c'est la seconde partie 22 du vérin 20 qui tend à s'écarter de l'épaulement interne 30 de la première partie 21 en exerçant un effort de poussée suivant l'axe 32, vers l'intérieur de l'arbre, sur le fond 27 du lamage 23 du volet 15 correspondant. Cet effort de poussée du volet 15 vers l'intérieur entraîne la rétraction de ce volet 15 par réduction de l'entaille 10, à l'encontre de l'élasticité propre de la liaison du volet 15 au reste du corps 1. La rétraction ainsi commandée des quatre volets 15 se traduit par une diminution globale du diamètre de la surface périphérique 3, de sorte que la pièce à monter peut aisément être emmanchée sur l'arbre sans outillage particu lier ni effort excessif. Lorsque la pièce est en place, le dispositif d'alimentation et de pilotage est piloté pour stopper l'alimentation du conduit central 6 et donc de la chambre annulaire d'actionnement 35 de chaque vérin 20. L'effort de rétraction exercé par le vérin 20 sur le.volet 15 correspondant étant ainsi relâché, le volet 15 tend à revenir dans sa position naturel sous l'effet de son élasticité propre, c'est-à-dire à s'épanouir pour provoquer une augmentation du diamètre de l'arbre. On obtient ainsi une tendance à une augmentation de diamètre de l'arbre sous l'effet de l'élasticité propre du corps 1 et de ses volets 15, ce qui provoque le serrage recherché de la pièce sur l'arbre. Le démontage de la pièce ainsi serrée s'effectue par une opération analogue. Le dispositif d'alimentation et de pilotage alimente à nouveau le conduit central 6 et donc les chambres annulaires d'activation 35 des vérins 20 pour forcer la rétraction des volets 15, ce qui provoque la diminution du diamètre de l'arbre et donc l'interruption du serrage. La pièce peut alors glisser sur l'arbre pour être démontée ici encore sans outillage particulier ni effort excessif. On notera par ailleurs que la présence des méplats 4 sur la surface périphérique 3 de l'arbre, permet, en configuration de rétraction des volets 15, c'est-à-dire de diminution de diamètre pour une opération de montage ou de démontage, d'éviter tout risque de coincement de la pièce sur l'arbre. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisa tion qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, ses caractéristiques essentielles. REVENDICATIONS 1. Arbre à diamètre auto-réductible comportant un corps (1) ayant un axe central (2) et présentant une surface périphérique (3) de forme générale sensiblement cylindrique, ce corps possédant au moins une certaine épaisseur sur laquelle il est plein et monobloc et dans laquelle sont ménagées des entailles (10) s'étendant chacune dans un plan parallèle à l'axe central (2) et ne contenant pas cet axe, pour délimiter avec la surface périphérique (3) un volet (15) élastiquement rétractable par réduction de l'entaille sous l'effet de moyens de commande associés (20). 2. Arbre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface périphérique (3) présente des méplats (4) situés entre les volets (15). 3. Arbre selon l'une des revendications précéden tes, caractérisé en ce que les entailles (10) sont en nombre paire et sont agencées symétriquement deux à deux par rapport à l'axe central (2). 4. Arbre selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande de chacun des volets (15) comportent un vérin (20) possédant deux parties (21,22) délimitant entre elles une chambre annulaire d'activation (35) et mobiles l'une par rapport à l'autre suivant un axe (32) perpendiculaire au plan de l'entaille (10) délimitant ledit volet, avec une première partie (21) coopérant avec le corps (1) et une seconde partie (22) coopérant avec le volet concerné (15). 5. Arbre selon la revendication 4, caractérisé en ce que le vérin (20) est de forme annulaire et est traversé par une vis (40) dont la tête (41) bride la première partie (21) du vérin (20) et dont la tige filetée (42) est engagée dans un perçage taraudé (43) ménagé en correspondance dans le corps (1). 6. Arbre selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chambre annulaire d'activation (35) du vérin (20) est alimentée par une canalisation interne (6,47) du corps (1), via des conduits internes (45,46) de la vis (40). 7. Arbre selon la revendication 6, caractérisé en ce que la canalisation interne du corps (1) comporte un conduit central (6) ayant pour axe l'axe central (3) et, pour alimenter les vérins (20) associés aux différents volets (15), des conduits secondaires (47) ménagés dans le prolongement des perçages taraudés (43) recevant la tige (42) de la vis (40) et débouchant dans le conduit central (6) .