Brevet FR2934188A1 — publié le 20100129

DISPOSITIF DE SERRAGE La présente invention concerne un dispositif de serrage avec un mandrin de serrage pour le blocage par serrage d'une partie de serrage, avec des premiers éléments de centrage disposés sur le mandrin de serrage qui coopèrent avec d'autres éléments de centrage disposés sur la partie de serrage de telle sorte que la partie de serrage soit orientée lors du blocage par serrage sur le mandrin de serrage dans le sens X et Y, les éléments de centrage étant formés par des tenons de centrage qui sont destinés à s'engager dans les autres éléments de centrage réalisés comme des ouvertures de centrage. De tels dispositifs de serrage sont utilisés pour bloquer par serrage la position définie des outils, des pièces à usiner ou des porte-pièces. Le mandrin de serrage est généralement fixé solidement sur une table de travail d'une machine d'usinage ou d'une presse, tandis que le porte-pièce peut être fixé ainsi que de nouveau détaché à plusieurs reprises en position précise du mandrin de serrage. Un dispositif d'accouplement pour la liaison en rotation et interchangeable d'une pièce à usiner avec un dispositif d'usinage est connu d'après le document EP 0 111 092 B2. Le dispositif se compose de deux organes d'accouplement coaxiaux et d'un plateau entraîneur intercalé. Un organe d'accouplement est pourvu d'un tenon d'entraînement rond, disposé au milieu ainsi que d'un long tenon d'entraînement oblong, disposé de manière excentrée. Le tenon d'entraînement central présente une surface enveloppe tronconique, alors que le tenon d'entraînement disposé de manière excentrée présente deux surfaces latérales s'étendant parallèlement au rayon, qui s'étendent de manière 2 inclinée par rapport à l'axe de rotation de l'organe d'accouplement. Le plateau entraîneur est pourvu d'une ouverture centrale, circulaire ainsi que d'une ouverture essentiellement ovale, disposée de manière excentrée, la forme et la position des ouvertures correspondant à celles du tenon d'entraînement respectif. Trois tenons d'écartement sont disposés sur un organe d'accouplement, dont les surfaces dépassent de la surface d'accouplement et lorsque le dispositif d'accouplement est tendu, viennent en appui sur la surface de l'autre organe d'accouplement. Le plateau entraîneur se compose d'acier à ressorts, les ouvertures ménagées à l'intérieur étant adaptées aux deux tenons d'entraînement de sorte que le plateau entraîneur soit déformé axialement et élastiquement à l'état tendu du dispositif d'accouplement dans la zone des ouvertures. La présente invention a pour objectif de perfectionner un dispositif de serrage doté d'un mandrin de serrage et d'une partie db serrage pouvant être fixée de manière amovible dessus de telle sorte que le dispositif de serrage ne soit pas sensible à l'encrassement, la partie de serrage puisse être fixée précisément à plusieurs reprises sur le mandrin de serrage et les éléments de centrage puissent être fabriqués simplement et économiquement. A cet effet, l'invention propose un dispositif de serrage avec un mandrin de serrage pour le blocage par serrage d'une partie de serrage, avec des premiers éléments de centrage disposés sur le mandrin de serrage qui coopèrent avec d'autres éléments de centrage disposés sur la partie de serrage de telle sorte que la partie de serrage soit orientée lors du blocage par serrage sur le mandrin de serrage dans le sens X et Y, les éléments de centrage étant formés par des tenons de 3 centrage qui sont destinés à s'engager dans les autres éléments de centrage réalisés comme des ouvertures de centrage, caractérisé en ce que le dispositif de centrage présente au moins trois ouvertures de centrage et un nombre correspondant de tenons de centrage, le tenon de centrage respectif étant pourvu de deux surfaces latérales se terminant en cône et l'ouverture de centrage respective étant délimitée par deux parois latérales s'étendant parallèlement qui sont réalisées de telle sorte que les surfaces latérales se terminant en cône du tenon de centrage respectif viennent en appui linéairement dessus. Ainsi selon l'invention, afin de garantir que la partie de serrage est positionnée lors du blocage par serrage sur le mandrin de serrage avec une précision absolue élevée ainsi que reproductible, au moins trois paires d'éléments de centrage sont prévues, lesquels coopèrent de telle sorte que la partie de serrage soit positionnée lors du blocage par serrage par rapport au mandrin de serrage dans le sens X et Y ainsi que par rapport à la position angulaire autour de l'axe Z, une insensibilité élevée à l'encrassement étant obtenue par l'appui linéaire des surfaces latérales des tenons de centrage sur les parois latérales de chaque ouverture de centrage. Afin d'obtenir une stabilité élevée de la partie de serrage bloquée par serrage sur le mandrin de serrage, quatre boulons d'écartement sont prévus de préférence, lesquels sont placés relativement loin à l'extérieur. Aussi, le dispositif de serrage présente quatre ouvertures de centrage et un nombre correspondant de tenons de centrage. Le dispositif présente encore avantageusement 35 l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes. 4 -Les ouvertures de centrage son-: pratiquées dans un disque de centrage d'un seul tenant, qui est flexible en élasticité de ressort au moins dans la zone des ouvertures de centrage dans le sens Z. -Le disque de centrage est fixé au moyen de boulons sur un corps de base de la partie de serrage. -Les boulons sont pourvus d'un filetage et sont vissés dans le corps de base de la partie de serrage et le côté frontal du boulon respectif forme une butée en 10 Z pour l'appui sur le mandrin de serrage. - L'ouverture de centrage respective est délimitée latéralement par une paroi latérale flexible en élasticité de ressort dans le sens Z. - Le disque de centrage est fabriqué en une tôle 15 inoxydable. -Le disque de centrage est fabriqué en une matière plus souple que les tenons de centrage. - Les ouvertures de centrage sont évidées par découpage de précision du disque de centrage. 20 -Le disque de centrage présente une épaisseur de 2 millimètres au maximum, en particulier une épaisseur comprise entre 0,8 et 1,5 millimètre. - Les surfaces latérales des tenons de centrage sont usinées de manière très précise, en particulier 25 rectifiées. - Les éléments de centrage sont disposés répartis régulièrement le long d'un cercle (K1, K2). - La la partie de serrage est pourvue d'un disque de centrage disposé à distance de son côté frontal, qui 30 est pourvu de quatre ouvertures de centrage, chaque ouverture de centrage étant entourée de chaque côté par le disque de centrage. -Le mandrin de serrage est pourvu d'un corps de base qui est pourvu de surfaces d'appui planes pour 35 l'appui des boulon. -Le disque de centrage est fixé au moyen de quatre boulons pourvus d'un filetage sur un corps de base de la partie de serrage, le côté frontal du boulon respectif formant une butée en Z pour l'appui sur le mandrin de serrage. L'invention concerne aussi une partie de serrage destinée à une utilisation dans un dispositif de serrage tel que ci-dessus. La partie de serrage est caractérisée en ce qu'elle présente un corps de base sur lequel est fixé un disque de centrage réalisé d'un seul tenant, pourvu d'au moins trois ouvertures de centrage de telle sorte qu'il soit flexible en élasticité de ressort dans la zone des ouvertures de centrage dans le sens Z. Avantageusement, la partie de serrage est réalisée comme un logement de pièce. L'invention concerne enfin un disque de centrage approprié de manière particulièrement. préférée pour le montage sur un corps de base d'une partie de serrage destinée à une utilisation dans un dispositif de serrage. Il est caractérisé en ce que le disque de centrage est réalisé d'un seul tenant et présente au moins trois ouvertures de centrage, et en ce qu'il est pourvu d'au moins trois perçages pour la fixation sur un corps de base d'une partie de serrage. Avantageusement, le disque de centrage est pourvu de quatre ouvertures de centrage qui sont disposées décalées respectivement de 90 ° les unes par rapport aux autres le long d'une couronne, l'ouverture de centrage respective étant délimitée latéralement par deux parois latérales s'étendant parallèlement l'une à l'autre. Un perçage de fixation est pratiqué dans le disque de centrage respectivement entre deux ouvertures de 35 centrage contiguës. 6 Les ouvertures de centrage sont fabriquées de préférence par découpage de précision. Par la suite, un exemple de réalisation préféré du dispositif de serrage selon l'invention est expliqué en détail en référence aux dessins _oints, dont les figures représentent : la figure 1 : le dispositif de serrage en représentation schématique pendant le processus de centrage ; la figure 2 : le dispositif de serrage selon la figure 1 après le processus de centrage ; la figure 2a : un détail agrandi de la figure 2 ; la figure 2b : deux éléments de centrage en représentation en perspective ; la figure 3 : le dispositif de serrage se composant d'un mandrin de serrage ainsi que d'une partie de serrage ; et la figure 4 : un exemple de réalisation préféré d'un disque de centrage. Le mode opératoire des éléments de centrage doit être expliqué en détail au moyen de la figure 1 qui illustre le dispositif de serrage dans une coupe transversale schématique. Le dispositif de serrage comprend un mandrin de serrage 1 ainsi qu'une partie de serrage 6. Le mandrin de serrage 1 est pourvu d'un mécanisme de serrage pour le blocage par serrage d'un tenon de serrage disposé sur la partie de serrage 6, les moyens de serrage correspondants n'étant pas représentés. La partie de serrage 6 sert généralement à recevoir les pièces à usiner ou les outils et doit pouvoir être immobilisée ou fixée en position précise et de manière reproductible sur le mandrin de serrage 1. Le mandrin de serrage 1 ainsi que la partie de serrage 6 sont pourvus d'un corps de base 2, 7 massif. Le mandrin de serrage 1 est pourvu de premiers éléments de centrage en forme de tenons de centrage 3, alors que la partie de serrage 9 présente d'autres éléments de centrage en forme d'ouvertures de centrage 9. Bien que dans le présent exemple, seuls un tenon de centrage 3 et une ouverture de centrage 9 sont représentés, le mandrin de serrage 1 est généralement pourvu de quatre tenons de centrage 3 et la partie de serrage 6 d'un nombre correspondant d'ouvertures de centrage 9. Dans le présent exemple, les ouvertures de centrage 9 sont ménagées dans un disque de centrage 8, dont la fonction est encore expliquée en détail par la suite. Le disque de centrage 8 est disposé au moyen de boulons 12 à distance du côté frontal 6a du corps de base 7 de la partie de serrage 6 de telle sorte que le disque 8 puisse être dévié en direction du corps de base 7. Le côté frontal 13 du boulon 12 respectif forme une butée en Z pour la partie de serrage 6. Le corps de base 2 du mandrin de serrage 1 est pourvu de surfaces d'appui 4 planes qui sont destinées à l'appui sur le côté frontal 13 des boulons 12. Le tenon de centrage 3 respectif est pourvu de deux surfaces latérales 3a, 3b se terminant en cône, qui s'appliquent contre les parois latérales 9a, 9b délimitant latéralement l'ouverture de centrage 9 respective. Les tenons de centrage 3 sont fabriqués en un matériau plus dur que le disque de centrage 8. Cela présente l'avantage que les surfaces latérales 3a, 3b coniques des tenons de centrage 3 soient à peine usées de sorte qu'également en cas de grand nombre de processus de serrage, la précision de positionnement ne soit pas altérée. En cas d'usure éventuelle des parois latérales 9a, 9b du disque de centrage 8, juste la surface, le contact linéaire, venant en appui sur le tenon de centrage 3 est un peu plus large, ce qui toutefois n'influence pas notablement la précision de positionnement. La figure 2 représente le mandrin de serrage 1 conjointement avec la partie de serrage 6 fixée dessus. Lors du blocage par serrage de la partie de serrage 6 sur le mandrin de serrage 1, le tenon de centrage 3 respectif pénètre dans l'ouverture de centrage 9. Les surfaces latérales 3a, 3b du tenon de centrage 3 viennent en appui sur les parois latérales 9a, 9b délimitant l'ouverture de centrage 9 du disque de centrage 8, grâce à quoi le tenon de centrage 3 ou la partie de serrage 6 est orientée par rapport au mandrin de serrage 1. En prévoyant quatre tenons de centrage 3 et un nombre correspondant d'ouvertures de centrage 9, la partie de serrage 6 est orientée Jars du blocage par serrage sur le mandrin de serrage 1 dans le sens X et Y ainsi que par rapport à la position angulaire autour de l'axe Z. A l'état représenté ici, dans lequel les deux surfaces latérales 3a, 3b s'étendant en cône du tenon de centrage 3 s'appliquent contre les parois 9a, 9b délimitant latéralement l'ouverture de centrage 9 du disque de centrage 8, il se produit un contact linéaire entre le tenon de centrage 3 et la paroi latérale 9a, 9b respective. Les tenons de centrage 3 sont dimensionnés à cet effet de telle sorte que le disque de centrage 8 soit facilement dévié par le tenon de centrage 3 respectif en direction du corps de base de la partie de serrage 6 avant que les boulons d'écartement 12 ne viennent en appui avec leur surface frontale 13 sur les surfaces d'appui 4 planes du mandrin de serrage 1. La figure 2a représente en coupe transversale et en agrandissement la façon dont une surface latérale 3a du tenon de centrage 3 vient en appui sur la paroi 9a délimitant latéralement l'ouverture du disque de centrage 8. Vu en coupe transversale, il se produit entre la surface 9 latérale 3a du tenon de centrage 3 et la paroi latérale 9a de l'ouverture de centrage 9 un appui ponctuel. La figure 2b représente en perspective le tenon de centrage 3 s'engageant dans une ouverture de centrage 9. Le contact linéaire entre le tenon de centrage 2 et les parois délimitant latéralement l'ouverture 9 est indiqué par des traits en grisé L1, L2. Un tel contact linéaire présente, contrairement à un appui de surface, l'avantage que les éléments de centrage 3, 9 ne sont pas très sensibles à l'encrassement, étant donné qu'il se produit une charge de surface élevée et que d'éventuelles impuretés sont raclées ou repoussées lors de l'introduction du tenon de centrage 3 dans l'ouverture de centrage 9. En tout cas, une précision absolue élevée ainsi que reproductible peut être obtenue de cette manière lors du centrage du tenon de centrage 3 respectif par rapport à l'ouverture de centrage 9 et ainsi de la partie de serrage 6 par rapport au mandrin de serrage 1. Le disque de centrage 8 est fabriqué de préférence en une tôle inoxydable, les ouvertures de centrage 9 étant générées de préférence à l'aide du découpage de précision. L'épaisseur du disque de centrage 8 est comprise environ entre 0,8 et 1,5 mm. Un tel disque de centrage 8 peut être fabriqué relativement économiquement. Les surfaces latérales 3a, 3b des tenons de centrage 3 sont usinées de manière très précise, en particulier rectifiées. La figure 3 représente un mode de réalisation préféré du dispositif de serrage se composant du mandrin de serrage 1 et de la partie de serrage 6 pouvant être bloquée par serrage dessus. Le mandrin de serrage se compose d'un corps de base 2 cylindrique, sur lequel sont disposés quatre tenons de centrage 3 10 s'étendant dans le sens Z. Aussi bien les quatre tenons de centrage 3 que les quatre ouvertures de centrage 9 sont disposés décalés respectivement de 90 ° les uns par rapport aux autres le long d'une couronne Kl, K2. Comme visible, chaque ouverture de centrage 9 est entourée de chaque côté par le disque de centrage 8. Pour bloquer par serrage un tenon de serrage disposé sur la partie de serrage 6, le mandrin de serrage 1 est généralement pourvu d'un mécanisme de serrage, ni le mécanisme de serrage, ni le tenon de serrage n'étant représenté dans le présent exemple. Dans la surface du corps de base 2 sont ménagées des surfaces d'appui 4 planes, sur lesquelles les boulons d'écartement 12 peuvent s'appuyer avec leur côté frontal. La partie de serrage 6 présente une plaque de centrage 8 qui est fixée au moyen d'écarteurs 15 sur le corps de base 7. Les écarteurs 15 peuvent être réalisés comme des éléments séparés, fixés sur le corps de base 7. En variante, ils peuvent: également être réalisés d'un seul tenant avec le corps de base 7. Une autre variante consiste en ce que le corps de base 7 soit pourvu d'un côté frontal essentiellement plan qui est pourvu d'évidements juste dans la zone des ouvertures de centrage 9 respectives. La fixation réelle de la plaque de centrage 8 est effectuée au moyen des boulons d'écartement 12, dont le côté frontal sert de butée pour la partie de serrage 6. Les boulons d'écartement 12 sont pourvus de préférence d'un filetage arrière, au moyen duquel ils peuvent être fixés dans un filetage intérieur de l'écarteur 15 respectif ou de la plaque de base 7. Les boulons d'écartement 12 sont placés relativement loin à l'extérieur afin d'obtenir une stabilité élevée de la partie de serrage 6 bloquée par serrage sur le mandrin de serrage 1. De préférence, les boulons 11 d'écartement 12 sont disposés dans le quart extérieur d'une couronne K3 virtuelle, placée sur les points radialement extrêmes de la partie de serrage 6. Les axes médians longitudinaux des tenons de centrage 3 ainsi que des ouvertures de centrage 9 s'étendent parallèlement au rayon par rapport à l'axe Z Z1 du mandrin de serrage 1 o-1 de la partie de serrage 6. En tout cas, un positionnement précis de manière répétée de la partie de serrage 6 par rapport au mandrin de serrage 1 dans le sens X et Y ainsi que par rapport à la position angulaire autour de l'axe Z est permis de par la disposition des éléments de centrage 3, 9. En prévoyant les écarteurs 12 du type décrit qui s'appliquent contre les surfaces d'appui 4 planes du mandrin de serrage 1, un positionnement très précis est également permis de plus dans le sens Z. La figure 4 représente le disque de centrage 8 réalisé d'un seul tenant. Afin de pouvoir fixer le disque de centrage 8 au moyen des boulons d'écartement, un perçage 16 est pratiqué dans le disque de centrage 8 respectivement au milieu entre deux ouvertures de centrage 9 contiguës. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif de serrage avec un mandrin de serrage (1) pour le blocage par serrage d'une partie de serrage (6), avec des premiers élémen-=,s de centrage (3) disposés sur le mandrin de serrage (1) qui coopèrent avec d'autres éléments de centrage (9) disposés sur la partie de serrage (6) de telle sorte que la partie de serrage (6) soit orientée lors du blocage par serrage sur le mandrin de serrage (1) dans le sens X et Y, les éléments de centrage étant formés par des tenons de centrage (3) qui sont destinés à s'engager dans les autres éléments de centrage réalisés comme des ouvertures de centrage (9), caractérisé en ce que le dispositif de centrage présente au moins trois ouvertures de centrage (9) et un nombre correspondant de tenons de centrage (3), le tenon de centrage (3) respectif étant pourvu de deux surfaces latérales (3a, 3b) se terminant en cône et l'ouverture de centrage (9) respective étant délimitée par deux parois latérales (9a, 9b) s'étendant parallèlement qui sont réalisées de telle sorte que les surfaces latérales (3a, 3b) se terminant en cône du tenon de centrage (3) respectif viennent en appui linéairerrent dessus. 2. Dispositif de serrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de serrage présente quatre ouvertures de centrage (9) et un nombre correspondant de tenons de centrage (3). 3. Dispositif de serrage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ouvertures de centrage (9) sont pratiquées dans un disque de centrage (8) d'un seul tenant, qui est flexible en élasticité de ressort au moins dans la zone des ouvertures de centrage (9) dans le sens Z. 4. Dispositif de serrage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le disque de centrage (8) est sur un corps de base (7) 5. Dispositif de serrage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les boulons 12) sont pourvus d'un filetage et sont vissés dans le corps de base (7) de la partie de serrage (6), et en ce que le côté frontal (13) du boulon (12) respectif forme une butée en Z pour l'appui sur le mandrin de serrage (1). 6. Dispositif de serrage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'ouverture de centrage (9) respective est délimitée latéralement par une paroi latérale (9a, 9b) flexible en élasticité de ressort dans le sens Z. 7. Dispositif de serrage selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le disque de centrage (8) est fabriqué en une tôle inoxydable. 8. Dispositif de serrage selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le disque de centrage (8) est fabriqué en une matière plus souple que les tenons de centrage (3). 9. Dispositif de serrage selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que les ouvertures de centrage (9) sont évidées par découpage de précision du disque de centrage (8). 10. Dispositif de serrage selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que le disque de centrage (8) présente une épaisseur de 2 millimètres au maximum, en particulier une épaisseur comprise entre 0,8 et 1,5 millimètre. 11. Dispositif de serrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les surfaces latérales (3a, 3b) des tenons de fixé au moyen de boulons (12) de la partie de serrage (6). 14 centrage (3) sont usinées de manière très précise, en particulier rectifiées. 12. Dispositif de serrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de centrage (3, 9) sont disposés répartis régulièrement le long d'un cercle (Kl, K2). 13. Dispositif de serrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie de serrage (6) est pourvue d'un disque de centrage (8) disposé à distance de son côté frontal, qui est pourvu de quatre ouvertures de centrage (9), chaque ouverture de centrage (9) étant entourée de chaque côté par le disque de centrage (8). 14. Dispositif de serrage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mandrin de serrage (1) est pourvu d'un corps de base (2) qui est pourvu de surfaces d'appui (4) planes pour l'appui des boulons (12). 15. Dispositif de serrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le disque de centrage (8) est fixé au moyen de quatre boulons (12) pourvus d'un filetage sur un corps de base (7) de la partie de serrage (6), le côté frontal (13) du boulon (12) respectif formant une butée en Z pour l'appui sur le mandrin de serrage (1). 16. Partie de serrage (6) destinée à une utilisation dans un dispositif de serrage réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15. 17. Partie de serrage (6) selon la revendication 16, caractérisée en ce que la partie de serrage (6) présente un corps de base (7), sur lequel est fixé un disque de centrage (8) réalisé d'un seul tenant, pourvu d'au moins trois ouvertures de centrage (9) de telle sorte qu'il soit flexible en15 élasticité de ressort dans la zone des ouvertures de centrage (9) dans le sens Z. 18. Partie de serrage selon la revendication 17, caractérisée en ce que la partie de serrage (6) est 5 réalisée comme un logement de pièce. 19. Disque de centrage (8) pour le montage sur un corps de base d'une partie de serrage (6) destinée à une utilisation dans un dispositif de serrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé 10 en ce que le disque de centrage (8) est réalisé d'un seul tenant et présente au moins trois ouvertures de centrage (9), et en ce qu'il est pourvu d'au moins trois perçages pour la fixation sur un corps de base (7) d'une partie de serrage (6). 15 20. Disque de centrage (8) selon la revendication 19, caractérisé en ce que le disque de centrage (8) est pourvu de quatre ouvertures de centrage (9) qui sont disposées décalées respectivement de 90 ° les unes par rapport aux autres le long d'une 20 couronne (K2), l'ouverture de centrage (9) respective étant délimitée latéralement par deux parois latérales (9a, 9b) s'étendant parallèlement l'une à l'autre. 21. Disque de centrage (8) selon la 25 revendication 19 ou 20, caractérisé en ce qu'un perçage de fixation (16) est pratiqué dans le disque de centrage (8) respectivement entre deux ouvertures de centrage (9) contiguës. 22. Disque de centrage (8) selon l'une quelconque 30 des revendications 19 à 21, caractérisé en ce que les ouvertures de centrage (9) sont fabriquées par découpage de précision.