Brevet FR2878029A1 — publié le 20060519

- 1 - DISPOSITIF DE MESURE DE L'EFFORT DE SERRAGE D'UN MANDRIN DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine de l'entraînement en rotation des pièces notamment lors d'opérations d'usinage et plus particulièrement aux adaptations permettant de mesurer dans les meilleures conditions l'effort de serrage appliqué sur la pièce à entraîner. DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR La demanderesse a constaté qu'elle ne disposait pas d'outil lui permettant de connaître l'effort de serrage produit par les mandrins des machines-outils qu'elle conçoit et/ou utilise. Il est en effet connu que le serrage d'une pièce influe directement sur la qualité de l'usinage réalisé et sur le respect des cotations et contraintes définies par le cahier des charges de réalisation de la pièce. Or, en étant constitué par un sous-ensemble fonctionnel indépendant, le mandrin est souvent réalisé par des fabricants spécialisés qui lui attribuent des caractéristiques "types" correspondant à une période d'utilisation moyenne et dans des conditions idéales fixées également par un cahier des charges. La précision requise aujourd'hui pour les usinages fait que la mise au point des machines-outils ou leur réglage nécessite la connaissance non des données théoriques fournies par le constructeur mais des données réelles constituées par l'effort de serrage réalisé par le mandrin installé. Une difficulté à laquelle est confrontée une telle prise de mesure réside dans le fait que les mandrins sont classiquement des sous-ensembles fonctionnels mettant en uvre un serrage par déplacement simultané de plusieurs mors vers un axe de rotation. Or, bien que les éléments cinématiques participant à ce déplacement soient théoriquement identiques et soumis à des conditions - 2 identiques, ils peuvent dans la pratique différer ou être soumis à des conditions différentes ce qui peut avoir pour conséquence un effort de serrage différent pour chaque mors mis en mouvement par le mandrin. Une prise de mesure efficace de l'effort de serrage d'un mandrin doit donc tenir compte de cette possible variation d'effort selon le mors. Une autre difficulté à laquelle est confrontée cette prise de mesure réside dans les grandes variations de courses et de diamètre de serrage des mors des mandrins. DESCRIPTION DE L'INVENTION Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches ayant pour objectif de concevoir un dispositif de prise de mesure susceptible d'apporter une grandeur fiable de l'effort de serrage produit par chaque mors d'un mandrin d'une machine-outil installée. Ces recherches ont abouti à la conception et à la réalisation d'un dispositif de prise de mesure de l'effort de serrage d'un mandrin du type de celui mettant en mouvement des mors remarquable en ce qu'il est constitué par un corps principal accueillant plusieurs touches de façon à présenter une pluralité de surfaces radiales d'appui situées sur un même cercle et dont au moins une, dite touche de mesure, est associée à au moins un moyen de mesure, lesdites touches étant disposées les unes par rapport aux autres de façon à ce qu'une fois celles-ci introduites dans le mandrin, chaque mors de ce dernier vient, en passant de la position ouverte à la position de serrage, prendre appui sur lesdites touches. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse en ce qu'elle propose un dispositif de mesure indépendant venant s'installer dans les mors du mandrin lui permettant de mesurer les contraintes auxquelles est soumise la pièce. En outre, le dispositif de l'invention propose une touche pour chaque mors. De plus, le dispositif assure la prise de mesure de l'effort de - 3 serrage sur un seul mors à la fois, répondant ainsi aux objectifs des concepteurs de l'invention en mesurant l'effort de serrage produit par chaque mors et donc en détectant toute irrégularité dans le sous-ensemble produisant l'effort de serrage de chaque mors. Le dispositif permet donc d'identifier précisément toute source de mauvais serrage de la pièce. La phase de mesure n'est assurée que lorsque chaque mors du mandrin s'est mis en position de façon à se mettre 10 en contact avec les touches lors de son mouvement concentrique de serrage. La prise de mesure en mise en uvre grâce au fait que ladite touche de mesure est solidaire de la première extrémité d'un bras dont la deuxième extrémité est liée audit corps ce qui permet d'en 15 mesurer la flexion. Ainsi, le dispositif forme un ensemble de touches correspondant au nombre de mors du mandrin et dont une des touches est associée à un bras dont la flexion lors du mouvement de serrage du mandrin, est mesurée. Afin d'amener le dispositif devant les mors du mandrin dont l'accessibilité n'est pas toujours évidente, son corps est avantageusement disposé dans une nacelle dans laquelle sa position est réglable et qui comprend des moyens de de suspension autorisant son déplacement et son positionnement devant le mandrin. Ces moyens de suspension sont, par exemple, des moyens de levage laissant une certaine liberté de mouvement pour permettre l'insertion du dispositif dans le mandrin. De plus, pour assurer l'équilibre du dispositif en suspension lors de son déplacement, la nacelle est conçue de sorte que la position du corps à l'intérieur de la nacelle soit réglable. En effet, selon le mandrin à mesurer le dispositif adopte des touches de dimensions et donc de masse différentes pour s'adapter aux courses de serrage différentes pour chaque mandrin. Pour ce faire, la demanderesse a imaginé un corps de 25 30 35 - 4 dispositif préformé de façon à mettre en position et à maintenir en position des touches interchangeables. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement a la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est un dessin schématique d'une vue extérieure de côté d'un mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, La figure 2 est un dessin schématique d'une vue 15 partielle de la face avant du mode de réalisation illustré en figure 1, Les figures 3a et 3b sont des dessins schématique d'une vue partielle de la face avant du dispositif illustrant respectivement la position ouverte et la position fermée des mors du mandrin à mesurer. La figure 4 est un dessin schématique d'un dispositif venant se positionner à l'intérieur du poste d'usinage d'une machine-outil. DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Comme illustré sur le dessin de la figure 1, le dispositif de prise de mesure de l'effort de serrage, référencé D dans son ensemble, est constitué par un corps principal 100 assurant le support de plusieurs touches T dont l'une 110 dite touche de mesure est associée à un moyen de mesure et dont les autres 120 et 130 dites fixes sont associées au corps 100 (cf. figure 2). Ledit corps 100 est constitué par une partie inférieure assurant le positionnement des touches dites fixes 120 et 130 et une partie supérieure qui susceptible de fléchir et associée à un capteur mesurant cette flexion, accueille la touche dite de mesure 110. 5 Selon le mode de réalisation illustré en figure 3a et 3b, le dispositif B est adapté à la prise de mesure pour un mandrin 200 à trois mors 210. Ainsi, les touches T sont au nombre de trois et disposées à intervalles angulaires réguliers l'une de l'autre ici à 120 . Selon le mode de réalisation illustré, ladite touche de mesure 110 est située sur le plan longitudinal de symétrie verticale du dispositif D. Les touches T sont disposées les unes par rapport aux autres de façon à ce qu'une fois introduites dans le mandrin 200 (cf. figure 4), les mors 210 de ces derniers viennent, en passant d'une position ouverte illustrée en figure 3a à la position de serrage illustrée en figure 3b, prendre appui sur les touches. Conformément à l'invention, ladite touche de mesure 110 est solidaire de la première extrémité 310 d'un bras 300 dont la deuxième extrémité est liée audit corps 100 et dont la flexion est mesurée. La mesure de cette flexion est réalisée par un capteur classique de pesage qui transmet l'information à une unité de traitement de façon à pouvoir l'afficher dans un moyen d'affichage non représenté ou bien la stocker dans une mémoire à des fins de traitement futur. Ainsi, selon un mode de réalisation non illustré, le corps 100 du dispositif D est lié au moyen d'un câble à un dispositif d'affichage de la valeur mesurée. Afin que ce dispositif puisse être utilisé pour des mandrins présentant des courses et des diamètres de serrage différents, lesdites touches T sont amovibles du corps. A cette fin, lesdites touches T assujetties au corps sont maintenues en position sur le corps au moyen de vis de pression assurant un appui de la touche au niveau d'une de leurs surfaces n'assurant pas le contact avec les mors du mandrin. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, lesdites touches T peuvent - 6 être remplacées par des touches d'épaisseur différente. Plus précisément, les touches 120 et 130 dites fixes constituées par des parallélépipèdes amovibles sont remplacées par des touches (non illustrées) de même épaisseur mais de plus grande largeur. La touche de mesure 110, quant à elle, est solidaire d'un support 111 assurant sa liaison avec le bras 300 et dont la position par rapport au bras est réglable. Une ou plusieurs cales sont susceptibles de s'intercaler entre le support 111 et le bras 300 afin d'éloigner ladite touche de mesure des touches dites fixes et proposer un diamètre de serrage plus grand. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse en ce qu'elle permet de réaliser une prise de mesure sur des mandrins différents à partir du même dispositif sans changer le corps ou le capteur. Selon le mode de réalisation adopté, le changement de diamètre de serrage se fait par réglage de la touche de mesure 110 et par remplacement des touches 120 et 130 dites fixes afin que les touches T du dispositif D puissent présenter des surfaces radiales d'appui situées sur un même cercle dont le centre se situe à l'intersection des médiatrices des quadrilatères formés par les touches T. Comme illustré sur le dessin des figures 1 et 4, le dispositif de l'invention est remarquable en ce que ledit corps 100 est disposé dans une nacelle 400 dans laquelle sa position est réglable. Comme illustrée, cette nacelle comprend un plateau support 410 sur lequel est posé le corps 100 du dispositif et des moyens de préhension 420 lié audit plateau 410 afin d'assurer la suspension de ladite nacelle 400. Ce moyen de préhension 420 adopte la forme d'un U inversé entre les branches duquel est placé et peut glisser le corps du dispositif D. La partie centrale du U comporte un orifice 421 grâce auquel peut venir se lier un moyen de levage 500 - 7 constituant un moyen de suspension. En effet, ladite nacelle comprend à l'extrémité opposée à celle du dispositif comportant les touches T, une molette 430 coopérant avec une tige filet de 430 140 assujettie au corps 100. La rotation de la molette assure la translation selon la double-flèche F du corps du dispositif D. Cette translation permet de déplacer le centre de gravité du dispositif (qui est susceptible de bouger selon la masse des touches T installées) pour l'amener dans l'axe du point de suspension et de conserver ainsi une position horizontale pour le dispositif. Comme illustrée sur le dessin de la figure 4, cette position horizontale est particulièrement importante pour assurer l'insertion du dispositif D dans les mors du mandrin 200. Afin d'éviter toute détérioration desdits mors, la demanderesse a avantageusement choisi pour les touches T, un matériau de dureté inférieure à celle du matériau des mors du mandrin. Etant donné que ces touches sont dans un matériau plus tendre, leur amovibilité contribue non seulement à l'adaptation du dispositif à plusieurs types de mandrin mais également à remplacer lesdites touches une fois ces dernières trop endommagées. On comprend que le dispositif, qui vient d'être ci- dessus décrit et représenté, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention telle que définie dans les revendications. Ainsi par exemple, bien que l'exemple décrive un mandrin à trois mors, d'autres modes de réalisation du dispositif de l'invention sont susceptibles de venir assurer la fonction de mesure sur des mandrins adoptant un autre nombre de mors. - 8 REVENDICATIONS 1. Dispositif (D) de prise de mesure de l'effort de serrage d'un mandrin (200, 200') du type de celui mettant en mouvement des mors (210), CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il est constitué par un corps principal (100) accueillant plusieurs touches (T) de façon à présenter une pluralité de surfaces radiales d'appui situées sur un même cercle et dont au moins une (110), dite touche de mesure, est associée à au moins un moyen de mesure, lesdites touches (T) étant disposées les unes par rapport aux autres de façon à ce qu'une fois celles-ci introduites dans le mandrin (200, 200'), chaque mors (210) de ce dernier vient, en passant de la position ouverte à la position de serrage, prendre appui sur lesdites touches (T). 2. Dispositif (D) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ladite touche de mesure (110) est solidaire de la première extrémité (310) d'un bras (300) dont la deuxième extrémité est liée audit corps (100) et dont la flexion est mesurée. 3. Dispositif (D) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE lesdites touches (T) sont amovibles du corps (100). 4. Dispositif (D) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ledit corps (100) est disposé dans une nacelle (400) dans laquelle sa position est réglable. 5. Dispositif (D) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ladite nacelle (400) comprend des moyens de préhension (420) afin d'en assurer la suspension. 6. Dispositif (D) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE lesdites touches (T) sont dans un matériau de dureté inférieure à celle du matériau des mors (210). 7. Dispositif (D) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE lesdites touches (T) peuvent 30 35 - 9 être remplacées par des touches d'épaisseur différente. 8. Dispositif (D) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ledit corps (100) est constitué par une partie assurant le positionnement des touches (120 et 130) dites fixes et une partie supérieure qui susceptible de fléchir et associée à un capteur mesurant cette flexion, accueille la touche dite de mesure (110). 9. Dispositif (D) selon la revendication 2, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ladite touche de mesure (110) est solidaire d'un support (111) dont la position par rapport au bras (300) est réglable. 10. Dispositif (D)selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il forme un ensemble de touches (T) correspondant au nombre de mors (210) du mandrin (200) et dont une des touches (110) est associée à un bras (300) dont la flexion lors du mouvement de serrage du mandrin (200), est mesurée.