Brevet FR2963900A1 — publié le 20120224

Le dispositif objet de l'invention concerne le bridage ou le serrage de pièces de différentes tailles, pleines ou creuses, de tout type de matériau : métalliques, acier, titane, composites, aluminium, cuivre, plastiques ou bois, par le moyen d'étaux poussés par un ou plusieurs vérins en matière dure (acier) ou souple (membrane) alimentés par un fluide liquide (huile) ou gazeux (air comprimé). Dans la suite du descriptif, on utilisera le terme pièce sachant qu'il peut s'agir d'un lopin, d'un profilé plein ou creux ou d'une barre de toute section et de toute nature y compris de très grande rigidité telle qu'un effort de serrage très important soit nécessaire pour la maintenir bridée. Dans la suite du descriptif on utilisera indifféremment le mot vérin ou membrane suivant le fluide utilisé. De même on utilisera indifféremment les termes serrage et bridage. Dans les procédés actuels la force pressante exercée par les systèmes de bridage (par exemple vérins) pneumatique ou hydraulique est définie comme le produit de la pression du fluide p par la surface S du piston ou de la membrane suivant la formule F = p S Quand la surface S est limitée par un espace disponible limité, si l'effort obtenu avec une pression pneumatique n'est pas suffisant, alors on a recours dans la mesure du possible à un surpresseur réputé délivrer une pression plus importante, les inconvénients étant son surcoût et sa consommation plus importante en énergie. Si la force de bridage obtenue est toujours insuffisante, on peut utiliser l'énergie hydraulique, permettant d'avoir recours à des pressions de serrage supérieures mais ce, pour un coût encore plus important. L'objet de cette invention est d'augmenter l'intensité de l'effort de bridage obtenu avec le même fluide, la même pression et la même surface S par rapport à un système conventionnel. Il sera tiré profit qu'il existe sur le marché des vérins d'épaisseur réduite (« vérins plats ») qui permettent, en les combinant de la manière décrite dans cette invention, d'augmenter l'effort exercé dans une direction donnée. Les dessins annexés illustrent l'invention - La figure 1 représente un schéma du dispositif de l'invention, version à 2 étages. - La figure 2 représente une vue générale du dispositif de l'invention, version à 2 étages. - La figure 3 représente un schéma du dispositif, version à 3 étages. - La figure 4 montre une vue générale du dispositif, version à 3 étages. - La figure 5 représente le dispositif employé pour serrer des pièces de hauteurs différentes l'une contre l'autre ou sur un appui. - La figure 6 illustre le principe de non éclatement. - La figure 7 représente le schéma d'un vérin utilisant 2 vérins plats. - La figure 8 représente un vérin à 2 étages avec l'ossature servant de piston. - La figure 9 représente un vérin à 3 étages. En référence à la figure 1, le bâti support (1) des vérins (2) et (10) est une ossature rigide qui comporte deux niveaux : un niveau inférieur ou niveau0 (12) et un niveau supérieur ou niveaul (9) ; sur chacun d'eux viendra s'appuyer un vérin : le vérin (2) pour le niveau0 (12) et le vérin (10) pour le niveaul (9). Le vérin(2) pousse le cavalier (3) dont les doigts (5), (6), (7), (8) peuvent transmettre la force du vérin (2) à la pièce à serrer (4). 10 Les doigts (5),(6),(7),(8) du cavalier (3) traversent librement la paroi de l'ossature (1) par des ouïes prévues à cet effet ; ces ouïes (17) et (18) pourront être situées latéralement sur le bâti (1) ou traversant le plancher du niveaul(9). 15 Ces doigts ne sont représentés qu'à titre illustratif mais nullement limitatif par leur nombre, leur géométrie et leur surface. Il peut en effet être possible de supprimer les doigts (5) et (7) ou (6) et (8) si tant est que la résultante des efforts exercée par ces doigts sur la surface à serrer 20 (4) soit bien perpendiculaire au vérin (2). Ces doigts d'appui (5),(6),(7) et (8) solidaires du cavalier (3) sont en contact avec la surface à serrer de telle sorte que leur surface d'appui soit inférieure à la surface à serrer (4) pour permettre de loger d'autres cavaliers ou 25 doigts poussés par des vérins. L'effort de bridage peut s'exercer sur la surface de la pièce à serrer (4) directement par contact ou par l'intermédiaire d'un mors disposé entre le vérin (10) et les doigts 30 (5),(6),(7) et (8) d'une part et la surface de la pièce à serrer (4) d'autre part. - Les vérins (2) et (10) peuvent être actionnés séparément et éventuellement alimentés par des fluides à des pressions différentes dans le cas où ils sont commandés par des circuits indépendants. - Lorsque les vérins (2) et (10) sont sous pression, ceux-ci exercent sur la pièce à serrer (4) la somme de la force du vérin (2) via les doigts (5) (6) (7) (8) et de la force du vérin (10) directement ou via un mors intermédiaire. Ainsi, la résultante des efforts du vérin (2) et du vérin (10) est exercée sur la même surface projetée, celle de la pièce (4) Cette description de la solution utilisant 2 vérins est une solution à 2 étages, représentée en figure (1) Il peut être possible de combiner de la même manière 3 vérins pour obtenir une solution à 3 étages, représentée en figures (3) et (4) : Le bâti support (1) comporte alors 3 niveaux étagés, le niveau0 (12), le niveaul (16) et le niveau2 (9). Sur chacun d'eux viendra s'appuyer un vérin ; le vérin (2) pour le niveau0 (12), le vérin (11) pour le niveaul (16) et le vérin (10) pour le niveau2 (9). La pièce à serrer (4) reçoit donc les efforts : -du vérin (2) par les doigts (5) (6) (7) et (8) du cavalier(3) - du vérin (11) par les doigts (13) et (14) du cavalier(15) - du vérin (10). Il peut ainsi être possible de construire une solution à n étages en combinant de la même manière n vérins. Le fait de disposer de 3 vérins indépendants permet de serrer simultanément 2 surfaces parallèles d'une même pièce ou de presser 2 pièces (4) et (40) l'une contre l'autre en les maintenant bloquées sur un appui (20). Voir figure 5 où l'ensemble est représenté en position travail, c'est à dire que les vérins (2), (10), (11) sont alimentés par un fluide. Cette solution permet d'intégrer une fonction anti éclatement. 10 En effet, sous l'action du fluide le vérin (2) va augmenter de volume et appuyer sur le cavalier (3). 2 cas de figure sont à distinguer - S'il y a une pièce (4) à serrer, alors le déplacement du vérin (2) sera stoppé par la réaction exercée par l'objet à 15 serrer (4) sur le vérin (2) via le cavalier(3). - S'il n'y a pas de pièce à serrer (4), alors le vérin (2) pousse le cavalier (3) contre le plafond (19) du niveau0. Si le battement vertical à vide du cavalier (3) est inférieur à la course maximale autorisée du vérin (2), 20 alors la fonction anti éclatement du vérin est assurée. Sur la figure 6 le vérin (10) n'a pas été représenté pour plus de clarté. Sur la figure 7, un piston (24) est inséré entre la pièce à 25 serrer (4) et l'ensemble composé du vérin (10) et des doigts (5) (6) (7) et (8) du cavalier (3). Le mécanisme ainsi obtenu est un nouveau vérin composé de 2 vérins plats (2) et (10) développant une force de poussée au maximum égale à la somme des forces de chaque vérin plat (2) et (10) avec une course au 30 plus égale à celle d'un vérin plat. Ainsi à partir du dispositif de serrage représenté en figure 1, il est possible d'obtenir un composant indépendant qui est un module vérin représenté à la figure 7. Dans ce module vérin, la fonction anti éclatement du vérin plat (10) est également assurée par la géométrie du piston (24) qui comporte une butée haute et une butée basse. Ces butées haute et basse sont représentées par 2 collerettes (28) liée au bâti (1) et (29) liée au piston (24). La partie basse de la collerette (29) est en appui sur la surface (9) du bâti (1) sous l'action du ressort (21) en position repos. Ce ressort de rappel (21) est inséré entre les collerettes (28) et (29). La fonction butée haute, en l'absence de pièce à serrer (4), est obtenue par le contact de la collerette (29) du piston (24) sur la collerette (28) du bâti (1) en comprimant complètement le ressort (21). La fonction butée est représentée figure 7 par des collerettes. Ces collerettes ne sont représentées qu'à titre illustratif mais nullement limitatif par leur géométrie et 20 leur surface d'appui. La figure 8 représente un cas particulier d'un vérin composé de 2 vérins plats (2) et (10) où le piston (24) et le cavalier (3) de la figure 7 sont en liaison complète. C'est-à-dire 25 qu'ils forment une seule pièce (22). Le bâti support (1) des vérins plats (2) et (10) est une ossature rigide qui comporte 2 niveaux d'appui (12) et (9) pour ces 2 vérins plats. Ces vérins (2) et (10) lorsqu'ils sont sous pression poussent l'ossature mobile (22) assimilable à un piston dont la course 30 est au plus égale à celle d'un vérin plat et dont la force de poussée est au maximum égale à la somme des forces de chaque vérin plat (2) et (10). La fonction anti-éclatement est obtenue en limitant la course du piston (22). La course du piston (22) est limitée en position haute sous l'action des vérins par le contact du piston (22) sur le bâti (1) lorsqu'il n'y a pas de pièce à serrer et en position basse sous l'action du ressort de rappel (21) par le contact du piston (22) sur le bâti (1). En position basse, les membranes supérieures des vérins plats (2) et (10) affleurent les différents plafonds ou niveaux inférieurs (26) et (27) du piston (22). La course des membranes des vérins plats et leur élasticité lorsque ces vérins plats sont sous pression compensent les imperfections de contacts simultanées des vérins (2) et (10) avec le piston (22). La course du piston (22) est inférieure à la course d'un vérin plat, ainsi les membranes sous pression ne risquent pas d'éclater. Pour augmenter la force de poussée, il suffit d'augmenter le nombre d'étages de vérins plats. La figure 9 représente un vérin obtenu avec 3 vérins plats pour avoir un piston de force égale à 3 fois la force d'un vérin plat, le piston (22) est poussé par 3 vérins plats (2) (10) et (11), s'appuyant sur l'ossature (1) sur les 3 surfaces d'appui étagées (12) (16) et (9) .25 REVENDICATIONS1 - Dispositif de serrage ou de bridage ou de poinçonnage ou découpe de pièces de toutes dimensions et de toutes matières, destiné à exercer un effort supérieur à celui exercé par les systèmes actuels pour une pression et une surface données caractérisé par l'utilisation de 2 vérins plats disposés l'un au-dessus de l'autre, chacun d'eux s'appuyant sur les surfaces étagées (12) et (9)d'une structure d'un bâti (1) 2 - Dispositif selon les revendications 1 caractérisé par le fait que les efforts sont transmis à la pièce à serrer (4) soit directement par le vérin (10), soit par l'intermédiaire de doigts (5) (6) (7) (8) du cavalier (3) par le vérin (2). 3 - Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisés par l'ajout d'un troisième vérin plat(ll) qui s'appuie sur la surface (16) d'un étage supplémentaire de la structure du bâti (1) et qui transmet un effort supplémentaire sur la pièce à serrer (4) par les doigts (13) et (14) du cavalier (15). Il est possible de rajouter un quatrième ou un nième vérin plat pour augmenter l'effort total de serrage exercé sur la pièce à serrer (4) par 4 ou par n. 4 - Dispositif caractérisé par le fait que l'on peut serrer simultanément 2 surfaces parallèles d'une même pièce ou de presser 2 pièces (4) et (40) l'une contre l'autre en les maintenant bloquées sur un appui (20). 5 - Dispositif selon les revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que si le battement vertical du cavalier (3) est inférieur à la course du vérin (2), alors on intègre unefonction anti éclatement qui permet d'alimenter le vérin sans risque d'éclatement même s'il n'y a pas de surface ou de pièce (4) à serrer. 6 - Dispositif selon les revendications (1) (2) (3) et (5) caractérisé par le fait que le composant formé par le piston (24) inséré entre la pièce à serrer (4) et l'ensemble composé du vérin (10) et des doigts (5) (6) (7) et (8) du cavalier (3) permet d'obtenir un nouveau vérin composé de 2 vérins plats (2) et (10). 7 - Dispositif selon la revendication (6) caractérisé par le fait que le piston (24) et le cavalier (3) sont ramenés en positon repos par un ressort (21) prenant appui à une extrémité sur une collerette (28) liée au bâti (1) et sur l'autre extrémité sur une collerette (29) liée au piston (24). 8 - Dispositif suivant la revendication (6) caractérisé par le fait qu'un vérin monobloc à un seul piston (22) est obtenu en 20 reliant le cavalier (3) au piston (24). 9 - Dispositif selon la revendication (8) caractérisé par le fait que dans le cas d'une structure monobloc, le ressort (21) ramène le piston (22) en position repos. L'une des extrémités 25 du ressort (21) s'appuie sur le bâti (1) et l'autre sur le piston (22). Les contacts du piston (22) sur le bâti (1) en position haute et en position basse déterminent la course maximum du piston (22). 30