Brevet FR2941395A1 — publié le 20100730

L'invention concerne un mandrin porte-outil pour l'équipement d'une machine tournante. La machine tournante peut notamment être une perceuse ou un tournevis électrique. Un mandrin classique comporte un corps comprenant une partie arrière destinée à être fixée à un arbre moteur de la machine tournante et une partie avant dans laquelle sont ménagés des logements convergeant vers l'avant. Les logements servent chacun au montage coulissant d'un mors comportant un filetage extérieur. Un écrou, présentant un filetage intérieur coopérant avec le filetage extérieur des mors, est couplé à une chemise formant une partie de la surface extérieure du mandrin. La rotation de la chemise par un opérateur provoque la rotation de l'écrou et ainsi le rapprochement ou l'écartement des mors. Un autre type de mandrin, connu notamment du brevet français FR 2 883 208 au nom de la Déposante, comprend une pièce centrale comportant une partie arrière destinée à être fixée à un arbre moteur de la machine tournante et une partie avant présentant un filetage périphérique. Un corps formé par une cage en tôle est monté pivotant sur la pièce centrale et présente des logements dans lesquels sont guidés des mors. Chaque mors présente un filetage interne coopérant avec le filetage périphérique de la partie centrale. Le mandrin comporte en outre une chemise d'actionnement, couplée en rotation au corps, la rotation de la chemise entraînant ainsi en rotation le corps et les mors, ces derniers se déplaçant alors en se rapprochant ou en s'écartant les uns par rapport aux autres. Il existe un besoin de pouvoir encore simplifier la structure d'un mandrin et diminuer les dimensions de celui-ci. A cet effet, l'invention concerne un mandrin porte-outil pour l'équipement d'une machine tournante, comprenant : - un corps comportant une partie arrière destinée à être fixée à un 30 arbre moteur de la machine tournante et une partie avant dans laquelle sont ménagés des logements convergeant vers l'avant ; - des mors montés coulissants chacun dans un logement du corps et présentant un filetage intérieur ; caractérisé en ce qu'il comporte une bague de déplacement des 35 mors, montée pivotante par rapport au corps, présentant un filetage périphérique coopérant avec le filetage intérieur des mors de telle manière que la rotation de la bague entraîne le rapprochement ou l'écartement des mors. Un tel mandrin présente une structure simple et compacte, particulièrement adaptée à des utilisations pour lesquelles les couples de serrage sont peu élevés. Selon une caractéristique de l'invention, le mandrin présente un axe, les mors s'étendant selon un axe incliné par rapport à l'axe du mandrin, d'un angle compris entre 15° et 30°, préférentiellement de l'ordre de 20°. L'angle important des mors permet de pouvoir raccourcir la longueur du mandrin. L'augmentation de l'inclinaison a pour effet de nécessiter un couple de serrage plus important, fourni par l'utilisateur. Un angle de l'ordre de 20° offre un bon compromis entre la longueur du mandrin et le couple de serrage à fournir. Avantageusement, le mandrin comporte une chemise formant une partie de la surface extérieure du mandrin, destinée à être actionnée manuellement par un utilisateur, montée sur la bague de déplacement des mors et couplée en rotation à celle-ci. L'utilisateur actionne ainsi la chemise qui, à son tour, entraîne la bague précitée afin de déplacer les mors. Selon une possibilité de l'invention, la chemise est couplée à la bague par l'intermédiaire d'un moletage. Préférentiellement, le corps présente une gorge périphérique et la bague d'actionnement des mors présente une gorge interne, disposée en regard de la gorge périphérique du corps, des moyens de roulement, par exemple des billes, étant disposés dans lesdites gorges de manière à former un palier entre le corps et la bague. Selon une caractéristique de l'invention, au moins une desdites gorges présente une forme générale en V. Avantageusement, la bague présente une ouverture d'insertion des 30 moyens de roulement, débouchant dans sa gorge interne. Selon une possibilité de l'invention, l'ouverture d'insertion est recouverte par la chemise. De cette manière, lors du montage du mandrin, la bague d'actionnement est montée sur le corps, les billes sont engagées par 35 l'ouverture d'insertion précitée, puis la chemise est fixée sur la bague. Les billes sont ainsi emprisonnées dans les gorges, sans possibilité de retrait. Préférentiellement, le mandrin comporte un capuchon annulaire, fixé à l'avant du corps. Préférentiellement, le filetage périphérique de la bague de déplacement des mors est un filetage à droite. 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, une forme de réalisation de ce mandrin. Figure 1 en est une vue en coupe longitudinale ; Figure 2 en est une vue de face ; Figure 3 en est une vue éclatée en perspective. Comme cela est représenté aux figures, un mandrin selon l'invention comporte un corps central 1, de forme générale cylindrique et s'étendant selon un axe A. Le corps 1 possède une partie avant 2 et une partie arrière 3. Le corps 1 présente un premier trou axial 4 débouchant vers l'avant et un second trou axial 5 débouchant vers l'arrière, reliés l'un à l'autre par une ouverture axiale 6 de plus faible diamètre. Le second trou axial 5 présente en outre une extrémité arrière 7 de plus grand diamètre, formant un épaulement. Les parois de fond annulaires 8 des trous 4, 5 sont de forme générale tronconique. Le second trou 5 permet l'insertion et la fixation d'un arbre moteur d'une machine tournante, non représenté. La partie arrière 3 présente une gorge périphérique 9 en forme de V. La partie avant 2 comporte, de l'avant vers l'arrière, une zone cylindrique 10, une zone de forme générale tronconique 11 et une zone cylindrique 12 de plus grand diamètre, puis à nouveau une zone cylindrique 13 de même diamètre que la partie arrière 3. La partie avant 2 présente trois logements 14 formés par des rainures décalées angulairement l'une de l'autre d'un angle de 120°, de 30 manière à être régulièrement réparties. Chaque rainure présente deux parois latérales 15 et une paroi de fond 16 inclinée en direction de l'axe A, de l'arrière vers l'avant. Les parois latérales 15 sont sensiblement perpendiculaires à la paroi de fond 16. Lesdites rainures 14 débouchent dans le premier trou 4 et forment des logements 35 convergeant vers l'avant. Chaque paroi latérale 15 de chaque rainure 14 présente, au niveau de son bord éloigné de l'axe, un épaulement 17 ou rebord formant un appui pour un mors 18, comme cela est mieux décrit ci-après. Un mors 18 est monté dans chaque logement 14 convergeant du corps 1. Chaque mors 18 présente une section globalement rectangulaire, comme cela apparaît à la figure 2. Bien entendu, les mors pourraient également présenter une section globalement cylindrique, comme cela est connu de l'art antérieur. Chaque mors 18 présente une partie avant 19 et une partie arrière 20. La partie avant 19 présente une section en forme générale de T, comportant une branche 21 orientée radialement et une base 22 dont les bords prennent appui sur les rebords 17 du logement 14 correspondant. L'extrémité libre de la branche, tournée vers l'axe, débouche dans le premier trou et présente une forme générale en V, le sommet du V définissant une ligne de contact 23 destinée à prendre appui contre un outil. La ligne de contact 23 s'étend sensiblement parallèlement à l'axe A. La partie arrière 20 de chaque mors forme un décrochement avec la partie avant 19. La partie arrière 20 comporte une face tournée vers l'intérieur, c'est-à-dire tournée vers l'axe, présentant un filetage à droite 24. La face intérieure est inclinée vers l'axe A et vers l'avant, d'un angle a de l'ordre de 20° par rapport à l'axe A et par rapport à la ligne de contact 23. Les mors 18 présentent de plus un dos bombé 25, tourné vers l'extérieur, également incliné d'un angle de 20° par rapport à l'axe A. Compte tenu de leur structure, les mors 18 peuvent être réalisés par frittage, aucune opération de reprise lors de leur fabrication n'étant alors nécessaire. Le mandrin comporte en outre une bague de déplacement 26 des mors 18, montée pivotante à l'arrière 3 du corps 1. La bague comporte une gorge interne 27 en V, disposée en regard de la gorge 9 du corps 2 ainsi qu'une ouverture 28 (figure 3) débouchant dans la gorge interne 27. Des billes 29, insérées par l'ouverture 28, sont emprisonnées dans les gorges en V 9, 27, entre la bague 26 et le corps 1. L'extrémité avant 30 de la bague 26 présente une paroi externe de forme générale tronconique, l'angle d'inclinaison de la paroi externe étant de l'ordre de 20° par rapport à l'axe A. La zone tronconique 30 présente un filetage à droite 31, engrenant avec le filetage interne 24 des mors 18. La paroi externe de la bague 26 présente en outre une butée annulaire de positionnement 32, disposée dans une zone médiane de la bague 26, et un moletage 33 situé en arrière de la butée de positionnement 32. Une chemise 34 présentant une base annulaire interne 35 est fixée par moletage sur la bague 26 de déplacement des mors. La face externe 36 de la chemise est crantée et sert à son actionnement. Un capuchon 37 est vissé sur la zone cylindrique 12 de plus grand diamètre du corps 1. Le capuchon 37 présente une paroi interne 38 tronconique coopérant avec le dos 25 de chaque mors 18, de manière à maintenir les mors en position dans le fond des logements 14. La paroi externe 39 du capuchon 37 est disposée dans le prolongement de celle 40 de la chemise 34. L'extrémité arrière du capuchon 37 se loge dans un évidement 41 (figure 3) formé à l'extrémité avant de la chemise 34. La chemise 34 peut pivoter par rapport au capuchon 37, qui est solidaire du corps. Le fonctionnement du mandrin selon l'invention est le suivant. L'arbre moteur d'une machine tournante est fixé dans le second trou 5 du corps 1. On supposera que les mors 18 sont en position écartée les uns des autres, c'est-à-dire ne s'étendent pas totalement à l'intérieur du premier trou 4 20 du corps 1. Dans ce cas, un outil, par exemple un embout de vissage ou un foret, peut être introduit dans le second trou 5. L'opérateur tourne alors la chemise 34 dans le sens des aiguilles d'une montre. La bague 26 est alors également entraînée en rotation dans le même sens, de manière à déplacer les 25 mors 18 vers l'avant dans les logements 14, afin que ceux-ci se rapprochent de l'axe A et serrent l'outil. Il est à noter que, lors du déplacement des mors 18, chaque ligne de contact 23 reste toujours sensiblement parallèle à l'axe A. A l'inverse, lorsque l'opérateur tourne la chemise 34 dans le sens 30 inverse des aiguilles d'une montre, les mors 18 sont alors écartés de l'axe A, afin de libérer l'outil. La structure compacte du mandrin et sa faible longueur le rendent particulièrement adapté à l'équipement de machines tournantes tels que les tournevis électriques. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme de réalisation de ce mandrin, décrite ci-dessus à titre d'exemple, mais elle embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS1. Mandrin porte-outil pour l'équipement d'une machine tournante, comprenant : - un corps (1) comportant une partie arrière (3) destinée à être fixée à un arbre moteur de la machine tournante et une partie avant (2) dans laquelle sont ménagés des logements (14) convergeant vers l'avant ; - des mors (18) montés coulissants chacun dans un logement (14) du corps (1) et présentant un filetage intérieur (24) ; caractérisé en ce qu'il comporte une bague (26) de déplacement des mors (18), montée pivotante par rapport au corps (1), présentant un filetage périphérique (31) coopérant avec le filetage intérieur (24) des mors (18) de telle manière que la rotation de la bague (26) entraîne le rapprochement ou l'écartement des mors (18). 2. Mandrin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mandrin présente un axe (A), les mors (18) s'étendant selon un axe incliné par rapport à l'axe du mandrin, d'un angle (a) compris entre 15° et 30°, préférentiellement de l'ordre de 20°. 3. Mandrin selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une chemise (34) formant une partie de la surface extérieure du mandrin, destinée à être actionnée manuellement par un utilisateur, montée sur la bague (26) de déplacement des mors (18) et couplée en rotation à celle-ci. 4. Mandrin selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chemise (34) est couplée à la bague (26) par l'intermédiaire d'un moletage (33). 30 5. Mandrin selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps (1) présente une gorge périphérique (9) et la bague (26) d'actionnement des mors (18) présente une gorge interne (27), disposée en regard de la gorge périphérique (9) du corps, des moyens de roulement, par exemple des billes (29), étant disposés dans lesdites gorges (9, 27) de manière 35 à former un palier entre le corps (1) et la bague (26). 25 6. Mandrin selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins une desdites gorges (9, 27) présente une forme générale en V. 7. Mandrin selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce 5 que la bague (26) présente une ouverture (28) d'insertion des moyens de roulement (29), débouchant dans sa gorge interne (27). 8. Mandrin selon la revendication 7, rattachée à la revendication 3, caractérisé en ce que l'ouverture d'insertion (28) est recouverte par la chemise 10 (34). 9. Mandrin selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un capuchon annulaire (37), fixé à l'avant du corps (1). 15 10. Mandrin selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le filetage périphérique (31) de la bague (26) de déplacement des mors (18) est un filetage à droite.