Brevet FR2883205A1 — publié le 20060922

La présente invention concerne un mandrin porte-outil pour l'équipement d'une machine tournante. Un mandrin monté sur l'arbre d'une machine tournante vise à réaliser la fixation d'un outil, tel qu'un foret s'il s'agit d'un outil de perçage. La fixation de l'outil sur le mandrin est réalisée par l'intermédiaire de trois mors montés coulissants dans des cavités ménagées dans le corps du mandrin. Pour assurer un bon guidage des mors, les cavités possèdent une section de forme générale circulaire, et sont convergentes vers l'avant, de telle sorte que le déplacement axial des mors vers l'avant se traduit par un rapprochement de ceux-ci en vue de réaliser le serrage de l'outil, tandis que le déplacement vers l'arrière des mors s'accompagne d'un desserrage de l'outil. Les mors possèdent une partie filetée, intérieurement ou extérieurement, pouvant être entraînée en rotation soit par un insert central fileté, soit par un écrou périphérique qui est entraîné par une chemise. Un mandrin est réalisé en acier, et l'obtention de sa structure finale nécessite de nombreux usinages qui sont très coûteux De même, la réalisation des mors nécessite elle aussi des usinages qui augmentent le prix de revient du mandrin. Le but de l'invention est de fournir un mandrin de prix de revient réduit, qui offre néanmoins les mêmes fonctionnalités et les mêmes 20 performances que les mandrins réalisés traditionnellement. A cet effet, le mandrin qu'elle concerne, du type comportant un corps à l'intérieur duquel sont montés, guidés en translation, plusieurs mors qui convergent vers l'avant pour réaliser le serrage d'un outil, est caractérisé en ce que le corps est réalisé à partir d'au moins une tôle plate découpée, pliée et/ou emboutie pour former des gorges tournées vers l'intérieur, pour le guidage des mors, et refermée sur elle-même pour former un corps tubulaire servant au montage des mors et d'autres éléments, notamment d'entraînement des mors. Il résulte de la structure de ce mandrin qu'il est obtenu de façon simple et économique, puisqu'il est réalisé à partir d'au moins une tôle plate découpée, pliée et mise en forme avant d'être refermée sur elle-même pour former un corps tubulaire. Suivant une première possibilité, ce mandrin est réalisé à partir d'une pièce obtenue par découpage d'une tôle plate et comportant un anneau central destiné à former l'extrémité avant du mandrin, à partir duquel s'étendent trois ailes dans chacune desquelles est réalisée par pliage ou emboutissage une gorge orientée vers le centre de l'anneau et servant au guidage d'un mors, les ailes étant rabattues d'un même côté de l'anneau et fixées chacune sur les deux autres ailes, pour former un corps tubulaire. Avantageusement, la fixation de chaque aile sur une aile voisine est réalisée par sertissage dans la partie arrière du corps. Suivant une autre possibilité, le corps est réalisé à partir de trois tôles plates découpées, pliées et/ou embouties, délimitant chacune une gorge pour le guidage d'un mors, et soudées les unes sur les autres pour former un corps tubulaire servant au montage des mors et d'autres éléments, notamment d'entraînement des mors. En outre, les trois tôles mises en forme se recouvrent partiellement deux à deux et chaque tôle comporte deux ailes avant et deux ailes arrières de largeurs différentes disposées de part et d'autre d'une partie centrale dans laquelle est destinée à être ménagée une gorge, l'aile avant la plus large et l'aile arrière la plus large étant situées de part et d'autre de la partie centrale, chacune de ces deux ailes avant et arrières étant destinée à venir en recouvrement des ailes avant et arrière des deux tôles situées de part et d'autre de la tôle considérée, tandis que les deux ailes les moins larges de cette tôle sont au moins pour partie recouvertes par les ailes des deux tôles adjacentes. Ce recouvrement inversé des ailes avant et arrière d'une tôle, par rapport aux ailes avant et arrière des tôles voisines, favorise la rigidité du corps obtenu à partir de ces tôles. Avantageusement, et afin d'améliorer encore la rigidité du corps, les ailes plus larges avant et arrières d'une même tôle sont décalées latéralement l'une par rapport à l'autre, de telle sorte que l'aile arrière d'une tôle vienne en appui contre la paroi extérieure d'une gorge formée par une tôle voisine et que l'aile avant de la tôle vienne en appui contre la paroi extérieure d'une gorge formée par l'autre tôle voisine. Suivant une forme d'exécution, ce mandrin comporte une tête centrale filetée coopérant avec une denture intérieure de chacun des mors. Dans ce cas, les zones du corps comprises entre les gorges de guidage des mors, délimitent une enveloppe cylindrique servant au logement de!a tête centrale. Selon une forme d'exécution de ce mandrin, la tête centrale 35 comporte une gorge annulaire et le corps comporte au moins une patte, déformable vers l'intérieur, pour s'engager dans la gorge de la tête, afin d'assurer la retenue axiale de celle-ci, tout en permettant sa rotation. Selon une autre forme d'exécution de ce mandrin, l'extrémité postérieure du corps est équipée d'une bague de serrage métallique qui, disposée dans un plan perpendiculaire à l'axe du mandrin, comporte des retours prenant appui sur la face extérieure des tôles et est fixée sur celles-ci par soudage, cette bague étant traversée par la tête centrale et prenant appui contre un épaulement de celle-ci, pour assurer son maintien à l'intérieur du corps. Avantageusement la tête centrale comporte, dans sa partie arrière dépassant du corps, un moletage destiné au montage d'une bague dite bague arrière ou bague de maintien comportant une partie tubulaire engagée et bloquée sur la tête centrale, une partie en forme d'anneau, perpendiculaire à l'axe du mandrin et une jupe parallèle à l'axe du mandrin, située à une distance de l'axe correspondant sensiblement à la distance maximale par rapport à ce même axe, des parties du corps comportant les gorges de guidage des mors. En outre, le corps du mandrin est entouré d'une bague dite bague de serrage, pivotant avec le corps. Afin d'assurer le verrouillage des mors en condition d'utilisation du mandrin, la tête centrale comporte, en avant du moletage destiné au montage de la bague arrière, une denture périphérique, et le corps porte un moyen de verrouillage qui est destiné à être engagé dans la denture de la tête, en position serrée du mandrin, et qui est actionnable par la bague de serrage qui possède un mouvement angulaire relatif par rapport au corps et au moyen de verrouillage, et fait passer celui-ci d'une position déverrouillée à une position verrouillée, au cours de ce mouvement angulaire. Suivant une forme d'exécution, le moyen de verrouillage comprend une lame ressort montée fixe sur le corps et qui possède une extrémité libre normalement maintenue écartée de la denture du fait de son élasticité, lorsqu'elle est logée dans un évidement de la bague de serrage, et qui est en prise avec la denture de la tête, lorsqu'elle est en appui contre une rampe de la bague de serrage. Afin de réaliser l'indexation de la bague de verrouillage respectivement en position verrouillée et en position déverrouillée du mandrin, la lame ressort comporte une seconde extrémité faisant saillie vers l'extérieur et destinée à venir s'engager dans l'une ou l'autre de deux cavités ménagées dans la face interne de la bague de serrage, permettant de maintenir la bague de serrage respectivement en position verrouillée et en position déverrouillée. En outre, la bague de serrage comprend au moins ùn élément faisant saillie vers l'intérieur et destiné à prendre appui contre une des parties du corps comportant une gorge de guidage d'un mors pour entraîner le corps dans le sens du serrage, et au moins un élément faisant saillie vers l'intérieur et destiné à prendre appui contre une des parties du corps comportant une gorge de guidage d'un mors pour entraîner le corps dans le sens du desserrage. Selon une possibilité la bague de serrage est maintenue en position axiale sur le corps par l'intermédiaire d'un jonc radial appartenant à la bague, venant en appui contre un épaulement de la partie avant du corps. De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, deux formes d'exécution de ce mandrin, équipé d'une tête centrale filetée coopérant avec une denture intérieure de chaque mors. Figure 1 est une vue en perspective d'un premier mandrin; Figure 2 est une vue à plat d'une tôle plate à partir de laquelle est 20 réalisé le mandrin; Figures 3 et 4 sont deux vues en perspective du corps de ce mandrin, respectivement de trois quart avant et de trois quart arrière; Figure 5 est une vue en élévation de la tête de la tête centrale du mandrin équipé de deux mors; Figure 6 est une vue en coupe longitudinale de ce mandrin équipé d'un foret; Figure 7 est une vue en coupe transversale de ce mandrin selon la ligne VII-VII de figure 6; Figures 8 et 9 sont deux vues en coupe transversale de ce 30 mandrin, respectivement en position de verrouillage et en position de déverrouillage. Figure 10 est une vue en perspective éclatée d'un second mandrin; Figure 11 est une vue à plat de l'un des trois flans de tôle à partir 35 desquels est réalisé le corps; Figure 12 est une vue en perspective éclatée de ce mandrin en cours de montage; Figure 13 en est une vue en coupe longitudinale en position montée; Figure 14 et 15 en sont deux vues en coupe tranversale, respectivement en position déverouillée et en position verrouillée. La figure 1 représente un premier mandrin dont la surface extérieure montre une bague arrière de maintien 2, une bague avant de serrage 3, trois mors 4 de section rectangulaire, serrant un outil 5 dont la queue est de section hexagonale et dont la partie active est constituée par exemple par un tournevis. Suivant la caractéristique essentielle de ce mandrin, le corps 11 est réalisé à partir d'une tôle plate découpée, pliée et/ou emboutie, pour former des gorges 6 pour le guidage des mors, et refermée sur elle-même pour former un corps tubulaire délimitant une enveloppe cylindrique 7, pour le montage des mors et d'autres éléments, notamment des éléments d'entraînement des mors. Dans le cas présent, la tôle plate est découpée pour présenter trois ailes 8 qui délimitent trois gorges 6 chacune pour le guidage d'un mors, ces trois ailes étant reliées par un anneau central 9, les ailes étant rabattues, après mise en forme, du même côté de l'anneau, et assemblées notamment par un système de profil en queue d'aronde 10, ainsi que par sertissage dans la partie arrière du corps 11. L'enveloppe cylindrique 7 délimitée par le corps sert au montage d'une tête centrale 12 présentant un filetage 13 destiné à engrener avec une denture 14 que comporte chaque mors sur sa face interieure. Comme montré au dessin, la tête centrale 12 présente un moletage arrière 15, une denture avant de verrouillage 16, une gorge 17 de fixation de la tête sur le corps, et une gorge 18 de fixation de la bague arrière de maintien 2. En pratique, le corps comporte des pattes 19 déformables vers l'intérieur pour s'engager dans la gorge 17 de la tête, afin d'assurer la retenue axiale de celle ci tout en permettant sa rotation. Comme montré notamment à la figure 6, qui représente le mandrin en coupe longitudinale, équipé d'un outil constitué par un foret 20, la bague arrière de maintien 2 comprend une partie tubulaire 23 engagée sur le moletage 15 de la tête centrale 12, prolongée vers l'extérieur par une partie radiale 24 en forme d'anneau, elle-même prolongée par une jupe annulaire 25 située à une distance de l'axe correspondant sensiblement à la distance maximale par rapport à ce même axe, des parties du corps 11 comportant les gorges 6 de guidage des mors 4. Comme montré notamment aux figures 6 à 9, le corps 11 est équipé, en regard de la denture de verrouillage 16 de la tête centrale 12, d'une lame ressort 26, montée fixe sur le corps, et comprenant une première extrémité libre 27 normalement maintenue écartée de la denture, du fait de son élasticité, comme montré à la figure 7, lorsqu'aucune contrainte n'est exercée sur elle. Elle peut au contraire venir en prise avec la denture 16, si une contrainte est exercée sur elle depuis l'extérieur. L'autre extrémité de la lame ressort présente une boucle 28 tournée vers l'extérieur. La partie du corps équipée de la lame ressort 26 est entourée par la partie arrière de la bague de serrage 3. Cette bague de serrage comporte deux butées 29 et 30 destinées à venir prendre appui contre deux épaulements correspondant à deux parties en relief contenant les zones de guidage des mors, pour réaliser l'entraînement du corps dans un sens de rotation ou dans l'autre. De plus, la bague de serrage 3 comporte, sur sa face intérieure, deux cavités 32 et 33 destinées à recevoir l'extrémite 28 de la lame de ressort, pour réaliser l'indexage de deux positions, respectivement la position de verrouillage et la position de déverrouillage. En outre, la bague 3 comporte, sur sa face intérieure, un évidement 34 prolongé par une rampe 35 de plus faible diamètre, l'évidement 34 et la rampe 35 étant destinés à coopérer avec l'extrémite 27 de la lame ressort 26, pour maintenir l'extrémité 27 en prise avec la denture 16, lorsque l'extrémité de la lame est en appui contre la rampe 35, comme montré à la figure 8, ou pour permettre le dégagement de cette extrémité 27 vis-à-vis de la denture, lorsque l'extrémité de la lame est logée dans l'évidement 34, comme montré à la figure 9. Enfin, la bague de serrage est maintenue en position sur le corps 11 par l'intermédiaire d'un jonc radial 36, venant en appui contre un 30 épaulement de la partie avant du corps. D'un point de vue pratique, l'utilisation de ce mandrin est réalisée de façon traditionnelle, l'opérateur tenant la bague arrière de maintien 2 et réalisant le rapprochement des mors 4 en actionnant la bague de serrage 3. En fin de mouvement de serrage, le verrouillage du mandrin est réalisé dans le même mouvement, par engagement de l'extrémité 27 de la lame de ressort 26 dans la denture de verrouillage 16. Le desserrage du mandrin est réalisé en procédant de façon inverse. Les figures 10 à 15 représentent une seconde forme d'exécution de ce mandrin dans lequel les mêmes éléments sont désignés par les mêmes 5 références que précédemment. La particularité de ce second mandrin réside dans le fait que le corps 11 n'est pas réalisé à partir d'une seule tôle, mais à partir de trois pièces en tôle assemblées les unes aux autres. Chacune de ces pièces en tôle est désignée par la référence 40. Chaque pièce en tôle est réalisée, comme cela est montré à la figure 11, à partir d'un flan de tôle plane, qui est obtenu par découpage, qui est ensuite plié et/ou embouti, pour former une gorge 6 pour le guidage d'un mors 4. Comme cela ressort de la figure 11, chaque tôle comporte une partie centrale dans laquelle est destinée à être ménagée une gorge 6 de guidage d'un mors, à partir de laquelle s'étendent deux ailes avant 42a, 42b et deux ailes arrières 43a, 43b. L'aile avant 42a est plus large que l'aile 42b, et l'aile arrière 43b est plus large que l'aile arrière 43a. Les ailes 42a et 43b viennent recouvrir partiellement les ailes adjacentes des deux toiles voisines et prendre appui contre une partie de chacune de ces tôles assurant la formation d'une gorge 6. Les ailes 42b et 43a sont, pour leur part, partiellement recouvertes par les ailes 42a et 43b des deux tôles adjacentes. Cet agencement permet de bénéficier d'une bonne rigidité. Les différentes pièces 40 sont assemblées les unes aux autres par soudage. En pratique, après assemblage des trois pièces 40 constitutives du corps, les mors 4 et la tête centrale 12 sont introduits à l'intérieur du corps. La partie arrière du corps est alors fermée par une bague 44 laissant passer la tête centrale, et venant prendre appui contre un épaulement 45 de celle-ci. La bague 44 possède des retours 46 venant prendre appui sur la face extérieure du corps. La bague 44 est fixée sur le corps 11 par soudure par points. La bague avant de serrage 3 est équipée d'un nez métallique 47, qui est engagé de l'arrière vers l'avant, dans celle-ci, avant montage de la bague sur la partie avant du corps 11. La bague avant de serrage 3 est maintenue bloquée sur le corps 11, par coopération d'une nervure 48 ménagée sur le corps, tranversalement à l'axe, et d'un jonc radial 49 ménagé sur la face intérieure de la bague. Comme dans la forme d'exécution précédente, ce mandrin est équipé d'un élément de verrouillage 50, destiné à coopérer avec la denture de verrouillage du corps. Comme dans la forme d'exécution précédente, la bague de serrage avant comporte au moins deux butées 29, 30 destinées à venir prendre appui sur les faces extérieures du corps correspondant à deux parties de guidage des mors, pour entraîner le corps en rotation dans un sens ou dans l'autre. Comme dans la forme d'exécution précédente, la paroi intérieure de la bague comporte une partie 52, destinée à actionner l'élément de verrouillage 50 pour faire passer celui-ci dans une position non verrouillée, comme montré à la figure 14, ou maintenir celui-ci en position verrouillée, comme montré à la figure 15. Il va de soi que le dispositif de verrouillage décrit en référence à la première forme d'exécution pourrait également être mis en oeuvre dans le 15 mandrin correspondant à la seconde forme d'exécution. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce mandrin, décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que ce mandrin pourrait ne pas comporter une tête centrale filetée 12, mais être équipé d'un écrou qui entoure les mors, et qui entraîne des parties de ceux-ci filetées extérieurement, sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Mandrin porte-outil pour l'équipement d'une machine tournante, du type comportant un corps à l'intérieur duquel sont montés, guidés en translation, plusieurs mors qui convergent vers l'avant pour réaliser le serrage d'un outil, caractérisé en ce que le corps (11) est réalisé à partir d'au moins une tôle plate découpée, pliée et/ou emboutie pour former des gorges (6) tournées vers l'intérieur, pour le guidage des mors (4), et refermée sur elle-même pour former un corps tubulaire servant au montage des mors (4) et d'autres éléments, notamment (12) d'entraînement des mors. 2. Mandrin selon la revendication 1, destiné au montage de trois mors, caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir d'une pièce obtenue par découpage d'une tôle plate et comportant un anneau central (9) destiné à former l'extrémité avant du mandrin, à partir duquel s'étendent trois ailes (8) dans chacune desquelles est réalisée par pliage ou emboutissage une gorge (6) orientée vers le centre de l'anneau et servant au guidage d'un mors (4), les ailes étant rabattues d'un même côté de l'anneau et fixées chacune sur les deux autres ailes, pour former un corps tubulaire. 3. Mandrin selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en 20 ce que la fixation de chaque aile (8) sur une aile voisine est réalisée par sertissage (10) dans la partie arrière du corps (11). 4. Mandrin selon la revendication 1, destiné au montage des trois mors, caractérisé en ce que le corps est réalisé à partir de trois tôles plates (40) découpées, pliées et/ou embouties, délimitant chacune une gorge pour le guidage d'un mors (4), et soudées les unes sur les autres pour former un corps tubulaire (11) servant au montage des mors et d'autres éléments, notamment d'entraînement des mors. 5. Mandrin selon la revendication 4, caractérisé en ce que les trois tôles mises en forme se recouvrent partiellement deux à deux et chaque tôle comporte deux ailes avant (42a, 42b) et deux ailes arrières (43a, 43b) de largeurs différentes disposées de part et d'autre d'une partie centrale dans laquelle est destinée à être ménagée une gorge (6), l'aile avant (42a) la plus large et l'aile arrière (43b) la plus large étant situées de part et d'autre de la partie centrale, chacune de ces deux ailes avant et arrières (42a, 43b) étant destinée à venir en recouvrement des ailes avant (42b) et arrière (43a) des deux tôles situées de part et d'autre de la tôle considérée, tandis que les deux ailes les moins larges (42b, 43a) de cette tôle sont au moins pour partie recouvertes par les ailes (42a) et (43b) des deux tôles adjacentes. 6. Mandrin selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ailes plus larges avant et arrières (42a, 43b) d'une même tôle (40) sont décalées latéralement l'une par rapport à l'autre, de telle sorte que l'aile arrière (43b) d'une tôle vienne en appui contre la paroi extérieure d'une gorge (6) formée par une tôle voisine et que l'aile avant (42a) de la tôle vienne en appui contre la paroi extérieure d'une gorge formée par l'autre tôle voisine. 7. Mandrin selon l'une des revendications 1 à 6, comportant une tête centrale filetée (12) coopérant avec une denture intérieure (14) de chacun des mors (4), caractérisé en ce que les zones du corps comprises entre les gorges de guidage des mors, délimitent une enveloppe cylindrique (7) servant au logement de la tête centrale (12). 8. Mandrin selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tête centrale comporte une gorge annulaire (17) et le corps (11) comporte au moins une patte (19), déformable vers l'intérieur, pour s'engager dans la gorge de la tête, afin d'assurer la retenue axiale de celle-ci, tout en permettant sa rotation. 9. Mandrin selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'extrémité postérieure du corps (11) est équipée d'une bague de fermeture métallique (44) qui, disposée dans un plan perpendiculaire à l'axe du mandrin, comporte des retours (46) prenant appui sur la face extérieure des tôles (40), et est fixée sur celles-ci par soudage, cette bague (44) étant traversée par la tête centrale (12) et prenant appui contre un épaulement (45) de celle-ci, pour assurer son maintien à l'intérieur du corps. 10. Mandrin selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la tête centrale (12) comporte, dans sa partie arrière dépassant du corps, un moletage (15) destiné au montage d'une bague dite bague arrière (2) ou bague de maintien comportant une partie tubulaire (23) engagée et bloquée sur la tête centrale (12), une partie (24) en forme d'anneau, perpendiculaire à l'axe du mandrin et une jupe (25) parallèle à l'axe du mandrin située à une distance de l'axe correspondant sensiblement à la distance maximale par rapport à ce même axe, des parties du corps (6) comportant les gorges de guidage des mors (4). 11. Mandrin selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en 35 ce que le corps (11) du mandrin est entouré d'une bague (3) dite bague de serrage, pivotant avec le corps. 12. Mandrin selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce que la tête centrale (12) comporte, en avant du moletage (15) destiné au montage de la bague arrière (2), une denture périphérique (16) et le corps porte un moyen de verrouillage (26) qui est destiné à être engagé dans la denture (16) de la tête, en position serrée du mandrin, et qui est actionnable par la bague de serrage (3) qui possède un mouvement angulaire relatif par rapport au corps et au moyen de verrouillage, et fait passer celui-ci d'une position déverrouillée à une position verrouillée, au cours de ce mouvement angulaire. 13. Mandrin selon la revendication 12, caractérisé en ce que le moyen de verrouillage comprend une lame ressort (26) montée fixe sur le corps (11) et qui possède une extrémité libre (27) normalement maintenue écartée de la denture (26) du fait de son élasticité, lorsqu'elle est logée dans un évidement (34) de la bague de serrage (3), et qui est en prise avec la denture de la tête, lorsqu'elle est en appui contre une rampe (35) de la bague de serrage (3). 14. Mandrin selon la revendication 13, caractérisé en ce que la lame ressort (26) comporte une seconde extrémite (28) faisant saillie vers l'extérieur et destinée à venir s'engager dans l'une ou l'autre de deux cavités (32, 33) ménagées dans la face interne de la bague de serrage (3), permettant de maintenir la bague de serrage respectivement en position verrouillée et en position déverrouillée. 15. Mandrin selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que la bague de serrage (3) comprend au moins un élément (30) faisant saillie vers l'intérieur et destiné à prendre appui contre une des parties du corps comportant une gorge de guidage (6) d'un mors (4) pour entraîner le corps dans le sens du serrage, et au moins un élément (29) faisant saillie vers l'intérieur et destiné à prendre appui contre une des parties du corps comportant une gorge de guidage (6) d'un mors (4) pour entraîner le corps dans le sens du desserrage. 16. Mandrin selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que la bague de serrage (3) est maintenue en position axiale sur le corps (11) par l'intermédiaire d'un jonc radial (36) appartenant à la bague, venant en appui contre un épaulement de la partie avant du corps (11).