DESCRIPTION
Il a toujours été nécessaire de fixer avec une certaine précision les pièces à usiner.
Selon la technique habituelle, les pinces sont faites d'un corps approximativement cylindrique, creux, dont les parois présentent plusieurs fentes qui déterminent ainsi des branches, ces branches se rapprochant l'une de l'autre de façon à serrer la pièce à usiner, lorsque la pince est enfoncée dans un tube. Cet effet de serrage est obtenu grâce à la forme conique donnée à l'extérieur de la pince, dont les branches, en glissant sur les bords du tube dans lequel la pince s'enfonce, se rapprochent l'une de l'autre. Le desserrage se fait simplement en retirant la pince du tube, l'élasticité des branches les ramenant à leur position première.
Le défaut majeur de ce genre de pinces réside dans le fait que, la pince n'étant pas fixe, il est nécessaire lors de chaque serrage de mesurer à nouveau le point zéro à partir duquel sont effectuées les opérations d'usinage selon des cotes données. En effet, le mouvement de translation nécessaire au serrage ne s'arrête jamais exactement au même point, même si la pièce à usiner est identique.
Un autre inconvénient des pinces classiques réside dans l'impossibilité de fixer une pièce en écartant les branches l'une de l'autre au lieu de les rapprocher. Or, une telle possibilité est utile dans le cas de pièces qui présentent une cavité et qui doivent être usinées à l'extérieur.
Le présent brevet concerne donc une pince qui est fixe selon un axe Z de coordonnées. Cette pince est fixée exactement dans une position déterminée, de sorte que le point zéro reste toujours le même, quel que soit le nombre des serrages et desserrages auxquels la pince est soumise. Les parties mobiles de la pince, à savoir les branches, ne bougent que dans les directions X et Y, soit dans un plan perpendiculaire à l'axe Z.
Le serrage est commandé par une pièce mobile, qui présente une surface oblique, et de préférence de forme conique ou tronconique, qui vient glisser sur une surface de forme correspondante donnée à la face, interne de préférence, des branches. Du fait que la pièce mobile est poussée à l'intérieur de la pince, il est possible de donner à la face intérieure de ces branches la forme de deux troncs de cône, l'un étant l'inverse de l'autre. De la sorte, il suffit d'utiliser une pièce mobile en forme de tronc de cône mâle pour écarter les branches, et une pièce mobile en forme de cône femelle pour les rapprocher.
De telles pinces sont particulièrement pratiques dans les processus de production qui utilisent des machines à commandes numériques, dans lesquelles les pièces à usiner doivent pouvoir être mises en place rapidement et avec une grande exactitude.
Pour serrer et desserrer ces pinces, on peut enfoncer le cône mâle ou femelle au moyen d'une came et d'un levier manoeuvré à la main.
Dans un processus de production automatique, il est évidemment préférable de disposer d'un mécanisme fonctionnant automatiquement.
Il existe certes des dispositifs à piston pneumatique ou hydraulique aptes à fournir une pression constante sur un piston. Un tel dispositif pourrait être utilisé pour commander la pince. Une connexion directe du piston et du cône mâle ou femelle de commande suppose cependant que la pression soit exercée constamment sur le piston. Cela exige qu'un tuyau d'amenée de fluide (air ou huile) soit constamment connecté au dispositif. Cela représente un inconvénient important. En effet, une fois la pièce serrée, celle-ci doit être soumise en règle générale à plusieurs opérations d'usinage. La plupart du temps, le passage d'une opération à l'autre se fait en déplaçant un plateau, sur lequel est fixée la pince qui maintient la pièce, de façon à présenter la pièce aux divers emplacements successifs où les outils peuvent travailler tour à tour.
La présence de tuyaux attachés au dispositif entrave considérablement de tels déplacements. De plus, il peut suffire d'une baisse momentanée de la pression, ce qui arrive assez fréquemment, pour que la pince se desserre et que la pièce à usiner se mette dans une position fausse.
La présente invention vise à fournir un dispositif de serrage d'une pince fixe exempte de tels inconvénients.
L'invention est définie dans la revendication 1.
Les dessins représentent, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'invention.
La figure 1 est une vue latérale d'une pince telle qu'elle est utilisée dans le dispositif objet de l'invention.
La figure 2 est une vue de dessus d'une même pince.
La figure 3 est une vue en coupe selon A-A de la même pince, accompagnée d'une représentation en coupe de deux outils destinés à l'actionner.
La figure 4 est une vue en coupe d'un dispositif selon l'invention.
Comme les pinces habituelles, celle-ci a une forme générale grosso modo cylindrique; des fentes pratiquées dans les parois du cylindre déterminent des branches 1. La pince est pourvue à sa base d'un rebord 4 percé de trous 5 qui permettent de la fixer et de la positionner exactement sur un support, qui a ici la forme d'un cylindre 6 et qui est représenté à la figure 4. A l'intérieur, les branches présentent deux surfaces coniques 2, l'une mâle et l'autre femelle. Afin de serrer ou d'écarter les branches, il suffit d'appliquer une pièce 3, de forme conique inverse de celle de la surface conique 2 sur laquelle on cherche à agir: si l'on veut écarter les branches, on enfoncera la pièce 3a en forme de cône mâle, et si l'on veut les rapprocher, on enfoncera la pièce 3b en forme de cône femelle.
Etant donné que la pièce est fixée par sa base, elle ne fait aucun mouvement dans la direction de l'axe Z. On obtient ainsi une précision absolue.
Quoique la forme conique des surfaces de contact soit certainement la plus favorable, il n'est pas exclu en théorie d'utiliser des surfaces obliques par rapport à l'axe Z qui ne soient pas coniques, mais par exemple des plans inclinés.
Afin d'obtenir un serrage constant et indépendant de toute source de pression de fluide, la pièce 3 est pressée contre la surface 2 par un ou plusieurs ressorts 7, de préférence sous la forme d'une rondelle-ressort en acier. Cette rondelle pousse la pièce 3 par l'intermédiaire d'un corps cylindrique 8, qui coulisse dans une ouverture verticale pratiquée dans le support 6. Ce corps cylindrique présente au centre une ouverture cylindrique filetée. La pièce 3 est pourvue d'une tige filetée 9 qui vient se visser dans l'ouverture filetée du corps cylindrique 8. La rondelle-ressort 7 est placée de l'autre côté, sous le corps cylindrique qu'elle pousse vers le haut, appuyant ainsi la pièce 3 conique contre la surface 2 et provoquant ainsi le serrage des branches 1 l'une contre l'autre. La rondelle-ressort prend appui, en bas, du côté opposé du corps cylindrique, sur une plaque 10.
Cette plaque est fixée à l'intérieur du support 6, en haut; elle est percée d'une ouverture centrale ronde, qui est dans l'axe de la pièce 3 et du corps cylindrique 8. Par cette ouverture passe la partie supérieure d'un arbre 11. Cette partie supérieure passe ensuite dans l'ouverture de la rondelle-ressort 7 et se termine, tout en haut, par une tige filetée 12 qui vient se visser dans le bas de l'ouverture filetée du corps cylindrique 8. La pièce 3 étant vissée dans le haut de ce corps cylindrique, l'arbre 11 est ainsi indirectement fixé à cette pièce qui forme de la sorte un seul bloc avec le corps cylindrique 8 et l'arbre 11.
Il faut noter que la pièce 3 est percée au centre d'une ouverture filetée verticale dans laquelle est vissée une vis de réglage 13; cette vis de réglage permet de bloquer la pièce 3 à une hauteur donnée par rapport au corps cylindrique 8. En effet, lorsque la tige filetée 9 est enfoncée à la profondeur désirée dans le corps cylindrique, il suffit de visser la vis de réglage 13, qui vient alors s'appuyer contre le bout de la tige filetée 12 solidaire de l'arbre 11, bloquant la pièce 3 dans la position choisie. Comme la pression exercée par la pièce 3 sur la surface 2 dépend de la hauteur choisie pour la pièce 3, il est possible de régler avec finesse et sûreté la pression désirée.
L'extrémité inférieure de l'arbre 11, qui a ici une section cylindrique, est placée dans un cylindre vertical 14, ménagé dans la partie supérieure 15 d'un piston, et qui est coaxial à l'arbre 11, au corps cylindrique 8, à la pièce 3 et au châssis cylindrique 6. Le piston est formé de la partie supérieure 15 et d'une partie inférieure 17, ainsi que d'une jupe d'étanchéité 18 en caoutchouc. La jupe d'étanchéité, qui a un diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur du cylindre 6,est enserrée entre la partie supérieure et la partie inférieure du piston, vissées l'une à l'autre. De la sorte, la jupe d'étanchéité est plaquée contre les parois internes du cylindre 6. La partie inférieure du piston ferme en bas le cylindre vertical 14. Le cylindre principal du châssis 6 est fermé en bas par une culasse 19.
Dans la forme d'exécution représentée ici, le piston est au repos et sa partie inférieure 17 touche la culasse. Une entrée pour le fluide, de préférence de l'air, est ménagée dans la chambre formée entre le piston, la paroi du cylindre 6 et la culasse. La partie supérieure 15 du piston présente une protubérance tronconique 16, coaxiale au cylindre vertical 14 dans lequel coulisse l'arbre 11. L'arbre 11 est pourvu d'un rebord 20, placé au-dessous de la plaque 10. La plaque 10 présente une échancrure 21 radiale, entre les parois verticales de laquelle est fixé un axe horizontal 22. Un culbuteur 23, en forme d'équerre, est fixé sur cet axe autour duquel il peut pivoter. Le culbuteur s'appuie, par un bras, contre la surface supérieure du rebord 20, et, par l'autre bras, sur la surface de la protubérance tronconique 16.
Lorsque le fluide sous pression est introduit dans la chambre, le piston s'élève, et avec lui la protubérance tronconique 16. La surface de cette protubérance glisse contre le bras inférieur du culbuteur et l'écarte à mesure que le piston monte. L'écartement du bras inférieur entraîne un pivotement de l'ensemble du culbuteur autour de l'axe 22 et, par conséquent, un mouvement du bras supérieur vers le bas.
Comme le bout de ce bras supérieur s'appuie sur le rebord 20, il repousse celui-ci vers le bas, et l'arbre 11 avec lui. Dans sa descente, l'arbre 11 s'enfonce dans le cylindre vertical 14, à l'intérieur du piston, et tire avec lui le corps cylindrique 8 et la pièce 3. Sous la pression du corps cylindrique, la rondelle-ressort 7 s'écrase; en descendant, la pièce 3 libère les branches 1 de la pince.
Dans la forme d'exécution représentée à la figure 4, la pièce 3 présente une partie conique femelle, de sorte que les branches se resserrent lorsque la pièce 3 monte sous la pression de la rondelleressort. Une pièce 3 mâle provoquerait évidemment l'effet inverse.
De préférence, la pince est faite d'acier doux. Cela permet de former aisément le bout des branches à la forme exacte de la pièce à usiner.
DESCRIPTION
It has always been necessary to fix the workpieces with a certain precision.
According to the usual technique, the pliers are made of an approximately cylindrical, hollow body, the walls of which have several slits which thus determine branches, these branches approaching one another so as to clamp the workpiece, when the clamp is inserted into a tube. This clamping effect is obtained thanks to the conical shape given to the outside of the clamp, the branches of which, by sliding on the edges of the tube in which the clamp sinks, approach each other. The loosening is done simply by removing the clamp from the tube, the elasticity of the branches bringing them back to their original position.
The major shortcoming of this type of pliers lies in the fact that, the pliers not being fixed, it is necessary during each tightening to measure again the zero point from which the machining operations are carried out according to given dimensions . Indeed, the translational movement necessary for tightening never stops at exactly the same point, even if the workpiece is identical.
Another disadvantage of conventional pliers lies in the impossibility of fixing a part by spreading the branches from one another instead of bringing them together. However, such a possibility is useful in the case of parts which have a cavity and which must be machined outside.
The present patent therefore relates to a clamp which is fixed along an axis Z of coordinates. This clamp is fixed exactly in a determined position, so that the zero point always remains the same, regardless of the number of tightenings and loosening to which the clamp is subjected. The movable parts of the clamp, namely the branches, only move in the X and Y directions, that is to say in a plane perpendicular to the Z axis.
The clamping is controlled by a movable part, which has an oblique surface, and preferably of conical or frustoconical shape, which slides on a surface of corresponding shape given to the face, preferably internal, of the branches. Because the movable part is pushed inside the clamp, it is possible to give the inner face of these branches the shape of two truncated cones, one being the reverse of the other. In this way, it suffices to use a movable part in the form of a male trunk of cone to spread the branches, and a movable part in the form of a female cone to bring them together.
Such grippers are particularly practical in production processes using numerically controlled machines, in which the workpieces must be able to be set up quickly and with great accuracy.
To tighten and loosen these pliers, the male or female cone can be pushed in using a cam and a lever operated by hand.
In an automatic production process, it is obviously preferable to have an automatically functioning mechanism.
There are certainly pneumatic or hydraulic piston devices capable of providing constant pressure on a piston. Such a device could be used to control the clamp. A direct connection of the piston and the male or female control cone, however, assumes that pressure is constantly exerted on the piston. This requires that a fluid supply hose (air or oil) is constantly connected to the device. This represents a significant drawback. In fact, once the part has been tightened, it must as a rule be subjected to several machining operations. Most of the time, the passage from one operation to another is done by moving a plate, on which is fixed the clamp which holds the part, so as to present the part in the various successive locations where the tools can work in turn. tower.
The presence of pipes attached to the device considerably hinders such movements. In addition, it may be enough for a momentary drop in pressure, which happens quite frequently, for the collet to loosen and for the workpiece to fall into a wrong position.
The present invention aims to provide a device for clamping a fixed clamp free from such drawbacks.
The invention is defined in claim 1.
The drawings show, by way of example, an embodiment of the invention.
Figure 1 is a side view of a clamp as used in the device object of the invention.
Figure 2 is a top view of the same clamp.
Figure 3 is a sectional view along A-A of the same clamp, accompanied by a sectional representation of two tools for actuating it.
Figure 4 is a sectional view of a device according to the invention.
Like the usual pliers, this one has a roughly cylindrical general shape; slots made in the walls of the cylinder determine branches 1. The clamp is provided at its base with a rim 4 pierced with holes 5 which allow it to be fixed and positioned exactly on a support, which here has the form of a cylinder 6 and which is shown in Figure 4. Inside, the branches have two conical surfaces 2, one male and the other female. In order to tighten or spread the branches, it suffices to apply a piece 3, of conical shape opposite to that of the conical surface 2 on which one seeks to act: if one wants to spread the branches, the piece will be pushed in 3a in the form of a male cone, and if we want to bring them together, we will push the part 3b in the form of a female cone.
Since the part is fixed by its base, it does not move in the direction of the Z axis. This gives absolute precision.
Although the conical shape of the contact surfaces is certainly the most favorable, it is not excluded in theory to use surfaces oblique to the Z axis which are not conical, but for example inclined planes.
In order to obtain a constant and independent tightening of any source of fluid pressure, the part 3 is pressed against the surface 2 by one or more springs 7, preferably in the form of a steel spring washer. This washer pushes the part 3 via a cylindrical body 8, which slides in a vertical opening made in the support 6. This cylindrical body has in the center a cylindrical threaded opening. The part 3 is provided with a threaded rod 9 which is screwed into the threaded opening of the cylindrical body 8. The spring washer 7 is placed on the other side, under the cylindrical body which it pushes upwards, thus pressing the conical part 3 against the surface 2 and thus causing the clamping of the branches 1 one against the other. The spring washer bears, at the bottom, on the opposite side of the cylindrical body, on a plate 10.
This plate is fixed inside the support 6, at the top; it is pierced with a round central opening, which is in the axis of the part 3 and of the cylindrical body 8. Through this opening passes the upper part of a shaft 11. This upper part then passes through the opening of the spring washer 7 and ends, at the very top, by a threaded rod 12 which is screwed into the bottom of the threaded opening of the cylindrical body 8. The part 3 being screwed into the top of this cylindrical body, the shaft 11 is thus indirectly fixed to this part which thus forms a single block with the cylindrical body 8 and the shaft 11.
It should be noted that the part 3 is pierced in the center of a vertical threaded opening into which an adjustment screw 13 is screwed; this adjustment screw makes it possible to block the part 3 at a given height relative to the cylindrical body 8. In fact, when the threaded rod 9 is pressed to the desired depth in the cylindrical body, it suffices to screw the adjustment screw 13, which then comes to bear against the end of the threaded rod 12 secured to the shaft 11, blocking the part 3 in the chosen position. As the pressure exerted by the part 3 on the surface 2 depends on the height chosen for the part 3, it is possible to adjust with precision and safety the desired pressure.
The lower end of the shaft 11, which here has a cylindrical section, is placed in a vertical cylinder 14, formed in the upper part 15 of a piston, and which is coaxial with the shaft 11, with the cylindrical body 8 , to the part 3 and to the cylindrical frame 6. The piston is formed by the upper part 15 and a lower part 17, as well as a rubber sealing skirt 18. The sealing skirt, which has an outside diameter substantially equal to the inside diameter of the cylinder 6, is sandwiched between the upper part and the lower part of the piston, screwed to one another. In this way, the sealing skirt is pressed against the internal walls of the cylinder 6. The lower part of the piston closes the vertical cylinder below 14. The main cylinder of the chassis 6 is closed at the bottom by a cylinder head 19.
In the embodiment shown here, the piston is at rest and its lower part 17 touches the cylinder head. An inlet for the fluid, preferably air, is provided in the chamber formed between the piston, the wall of the cylinder 6 and the cylinder head. The upper part 15 of the piston has a frustoconical protuberance 16, coaxial with the vertical cylinder 14 in which the shaft 11 slides. The shaft 11 is provided with a flange 20, placed below the plate 10. The plate 10 has a radial notch 21, between the vertical walls of which is fixed a horizontal axis 22. A rocker arm 23, in the form of a square, is fixed on this axis around which it can pivot. The rocker arm is supported, by one arm, against the upper surface of the rim 20, and, by the other arm, on the surface of the frustoconical protuberance 16.
When the pressurized fluid is introduced into the chamber, the piston rises, and with it the frustoconical protuberance 16. The surface of this protuberance slides against the lower arm of the rocker arm and moves it apart as the piston rises. The spacing of the lower arm causes the entire rocker arm to pivot about the axis 22 and, consequently, a movement of the upper arm downward.
As the end of this upper arm rests on the flange 20, it pushes the latter down, and the shaft 11 with it. In its descent, the shaft 11 sinks into the vertical cylinder 14, inside the piston, and pulls with it the cylindrical body 8 and the part 3. Under the pressure of the cylindrical body, the spring washer 7 s 'crushed; going down, the part 3 releases the branches 1 of the clamp.
In the embodiment shown in FIG. 4, the part 3 has a female conical part, so that the branches tighten when the part 3 rises under the pressure of the spring washer. A male 3 piece would obviously cause the opposite effect.
Preferably, the clamp is made of mild steel. This makes it easy to form the tips of the branches to the exact shape of the workpiece.