FR2975026A1

FR2975026A1 - Mandrin de serrage

Info

Publication number: FR2975026A1
Application number: FR1154104A
Authority: FR
Inventors: Edoardo Sura; Philippe Vandewiel
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2012-11-16
Anticipated expiration: 2031-05-12
Also published as: WO2012153025A1; FR2975026B1

Abstract

L'invention se rapporte à un mandrin (1) de serrage, comportant une série de mors (3) pivotants munis de butées (18) d'appui sur l'objet à serrer (4), caractérisé en ce que chaque mors (3) porte une plate-forme (15) déplaçable en rotation entre différentes positions de réglage autour d'un axe orthogonal à l'axe longitudinal du mandrin (1), chaque plate-forme (15) supportant plusieurs butées (18) dont les surfaces de contact avec l'objet à serrer (4) sont à des distances radiales différentes de l'axe longitudinal du mandrin (1), le déplacement en rotation de la plate-forme (15) permettant de placer en vis-à-vis de l'objet à serrer (4) une butée (18) sélectionnée en fonction des dimensions de cet objet (4).

Description

1 MANDRIN DE SERRAGE L'invention se rapporte à un mandrin destiné à équiper une machine-outil ou une machine d'usinage.

Le mandrin, qui est une pièce mécanique généralement de forme cylindrique, permet de serrer un outil ou une pièce à travailler au moyen d'une série de mors répartis de façon homogène autour d'un cercle. Les mors sont des pièces rapportées fixées au mandrin, et qui viennent au contact de l'outil ou de la pièce à enserrer. Ces mors peuvent donc être assimilés à des mâchoires. L'invention porte plus spécifiquement sur un mandrin de serrage, comportant une série mors pivotants munis de butées d'appui sur l'objet à serrer, et sur une machine équipée d'un tel mandrin. Dans un souci de simplification, pour la suite de la description, les notions de machine-outil et de machine d'usinage seront regroupées sous le terme général de machine. De même, les notions d'outil ou de pièce à usiner seront regroupées sous le terme général d'objet. Certains mandrins permettent de ne serrer qu'un seul type d'objet, dont les dimensions sont figées. Pour pouvoir placer un objet de taille différente sur le même mandrin, il est nécessaire de démonter les mors dudit mandrin, pour les remplacer par d'autres mors adaptés aux nouvelles dimensions de l'objet à traiter par ladite machine. Ces opérations de montage et démontage sont très contraignantes car, d'une part, elles obligent à avoir recours à un outillage spécifique, et d'autre part, elles sont longues, consommatrices de temps et donc très coûteuses. De plus, la multiplication de ces changements accroît les risques de monter lesdits mors sur le mandrin de façon approximative ou insatisfaisante, pouvant conduire à un serrage de mauvaise qualité de l'objet. Par la publication FR 2 926 479, on connaît un procédé de réglage en position d'un mors de mandrin, reposant sur un mouvement de rotation du mors commençant par le choix d'une position de serrage parmi plusieurs positions prévues, et se poursuivant par l'opération de serrage proprement dit, dans la position de réglage choisie. Ce procédé permet de disposer de nombreuses positions de réglage adaptées aux dimensions de l'objet à serrer. Toutefois, il impose une cinématique de biellettes et un procédé de pilotage complexe. La présente invention vise à régler de façon simple les mors de serrage 5 d'un mandrin entre quelques positions de réglage prédéfinies. Dans ce but, elle propose que chaque mors porte une plate-forme déplaçable en rotation entre différentes positions de réglage autour d'un axe orthogonal à l'axe longitudinal du mandrin, chaque plate-forme supportant plusieurs butées dont les surfaces de contact avec l'objet à serrer sont à des 10 distances radiales différentes de l'axe longitudinal du mandrin, le déplacement en rotation de la plate-forme permettant de placer en vis-à-vis de l'objet à serrer une butée sélectionnée en fonction des dimensions de cet objet. De préférence, les axes de rotation des plates-formes sont orthogonaux aux axes de pivot des mors de serrage sur le mandrin, et les 15 mors sont à la même distance radiale de l'axe du mandrin dans toutes les positions de réglage de la plate-forme. Les mandrins selon l'invention sont ainsi dotés de mors de serrage réglables permettant de serrer et de maintenir une gamme importante d'objets de taille variable, de façon souple et rapide, sans avoir à les démonter 20 pour les remplacer par des mors adaptés. Cette configuration de mors permet d'éviter des opérations de montage/démontage fastidieuses et longues. Les machines équipées d'un tel mandrin disposent de moyens de réglage des plates-formes, en fonction des dimensions de l'objet à serrer. Elles sont donc performantes et efficaces, car elles peuvent serrer une 25 gamme importante d'objets de tailles variées, dans une certaine continuité, sans générer d'interruptions préjudiciables dues au changement de mors. Les mors peuvent directement être ajustés sur le mandrin, sans avoir à être démontés. Les mors demeurent équidistants du centre du cercle autour duquel ils 30 sont positionnés, quelle que soit la taille de l'objet à enserrer. Autrement dit, quel que soit leur réglage par rapport à l'objet à enserrer, ils demeurent tous à la même distance du cercle fictif autour duquel ils sont répartis, pour assurer un serrage homogène et équilibré. Préférentiellement, tous les mors sont ajustés de la même manière, en subissant les mêmes opérations de réglage, soit les uns après les autres, soit simultanément. Les mandrins selon l'invention présentent l'avantage d'être parfaitement adaptés à une activité industrielle intense destinée à utiliser une pluralité d'outils ou à traiter une multiplicité de pièces de tailles différentes, les uns à la suite des autres, en pouvant être réglés rapidement, de façon sûre et fiable. Ils ont de plus l'avantage de contribuer à faire fonctionner, à une cadence élevée, les machines sur lesquelles ils sont destinés à être montées, en évitant de provoquer des interruptions néfastes, dues à des opérations de changement de mors, pour pouvoir enserrer des objets ou des outils de tailles différentes. Chaque plate-forme peut présenter une surface de contact circulaire faisant face à l'objet à serrer, qui porte sur sa périphérie plusieurs butées de hauteurs différentes.

Chaque plate-forme peut présenter une partie arrière opposée à la surface de contact, qui est dotée d'empreintes permettant de sélectionner une position de réglage de la plate-forme. Chaque surface de contact peut comporter quatre butées de hauteurs différentes, réparties à 90° sur sa périphérie.

Le mandrin peut porter trois mors répartis à 120° et une tête d'appui fixe en face de chaque mors. Les têtes d'appui peuvent être fixées sur une plaque d'appui commune rapportée sur le mandrin. Chaque mors peut comporter des ressorts de rappel précontraints 25 rappelant la plate-forme radialement vers l'extérieur, dans sa position de réglage. L'invention a également pour objet une machine équipée d'un mandrin décrit ci-dessus. La machine peut disposer de moyens de réglage des plates-formes, en fonction des dimensions de l'objet à serrer. 30 L'outil de réglage peut agir à l'encontre des ressorts de rappel de la plate-forme pour désolidariser celle-ci du mors, et la faire tourner jusqu'à la position de réglage souhaitée. Le moyen de réglage peut être un tournevis.

Le moyen de réglage peut être automatisé. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématisée d'un mandrin selon l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'un mandrin selon l'invention, - la figure 3 est une vue éclatée montrant les éléments constitutifs d'un mors appartenant à un mandrin selon l'invention, et - la figure 4, est une vue en coupe axiale longitudinale d'un mandrin 10 selon l'invention, Les figures décrivent un mandrin 1 destiné à être monté sur une machine d'usinage ou sur une machine-outil, qui comprend un corps 2 cylindrique destiné à être solidarisé à ladite machine, ainsi que trois mors 3 de serrage pivotants pouvant être assimilés à des pinces de serrage. Un 15 mécanisme approprié, dont une partie est située dans le corps 2 du mandrin 1, permet d'écarter ou de rapprocher les mors 3 par pivotement, afin d'enserrer ou de desserrer un objet 4 de taille donnée. A titre d'exemple, la figure 1 montre un mécanisme impliquant deux axes 5 de rotation perpendiculaires au plan de la figure, ainsi que deux bras 6 de levier, coudés 20 et articulés autour desdits axes 5, une extrémité 7 desdits bras 6 soutenant un mors 3, et l'autre extrémité 8 étant au contact d'une pièce 9 de forme conique. Un effort de traction, dans le sens indiqué par la flèche 10, entraîne le coulissement dans le même sens de la pièce 9 de forme conique, qui va alors provoquer un écartement progressif des deux extrémités 8 desdits bras 6 25 de levier à son contact. Cet écartement entraine un pivotement des bras 6 articulés autour de leur axe de rotation 5, et le rapprochement des mors 3 entre eux, pour serrer un outil objet 4 (matérialisé par les deux flèches 21,22 de la figure 1). En se référant à la figure 2, le corps 2 du mandrin 1 est cylindrique et 30 présente une surface circulaire plane 11 de laquelle émergent les trois mors 3 articulés. Lesdits mors 3 sont équitablement répartis autour de ladite surface circulaire 11, deux mors 3 successifs faisant donc entre eux un angle de 120°. Dans l'exemple de réalisation non limitatif illustré par les figures, le mandrin 1 porte donc trois mors 3 répartis à 120°. Il porte aussi trois têtes d'appui fixe 23, une en face de chaque mors 3. Les têtes d'appui 23 sont fixées sur une plaque 24 d'appui commune rapportée sur le mandrin 1. Chaque mors 3 présente une surface 12 circulaire faisant face à l'objet 4 à serrer. La surface 12 est perpendiculaire à la surface circulaire plane 11 du mandrin 1. La normale à chacune desdites surfaces 12 est orientée suivant une direction radiale du corps 2 du mandrin 1. Chaque mors 3 est assimilable à un plot de forme compacte, émergeant de la surface 11 du corps 2 du mandrin 1. Chaque mors 3 porte une plate-forme 15 déplaçable en rotation entre différentes positions de réglage autour d'un axe orthogonal à l'axe longitudinal du mandrin 1. Les axes de rotation des plates-formes 15 sont également orthogonaux aux axes de pivot des mors 3, sur le mandrin 1. Chaque plate-forme 15 supporte plusieurs butées 18 dont les surfaces de contact avec l'objet à serrer 4 sont à des distances radiales différentes de l'axe longitudinal du mandrin 1. Chaque plate-forme 15 présente une surface opposée 13 à la surface de contact 12 et étant parallèle à celle-ci. Les mors 3 comportent des ressorts de rappel précontraints 26 rappelant la plate-forme 15 radialement vers l'extérieur, dans sa position de réglage. Chacune de ces surfaces opposées 13 est dotée d'empreintes 13a, pour permettre la connexion d'un outillage 14 de réglage, qui est extérieur au mandrin 1. La surface de contact 12 constitue la partie avant du mors 3, et la surface opposée 13 sa partie arrière. Le mandrin 1 porte trois mors 3 répartis à 120° et une tête d'appui fixe 23 en face de chaque mors 3. Les têtes d'appui 23 sont fixées sur une plaque 24 d'appui commune rapportée sur le mandrin 1.

Le déplacement en rotation de la plate-forme 15 permet de placer en vis-à-vis de l'objet à serrer 4 une butée 18 sélectionnée en fonction des dimensions de cet objet. Les mors 3 sont à la même distance radiale de l'axe du mandrin 1 dans toutes les positions de réglage de la plate-forme 15. En se référant aux figures 2 et 3, le mors 3 est solidarisé au bras de levier 6 pivotant, soit en constituant avec ledit bras 6 une seule et même pièce fabriquée en une seule opération, soit en constituant une pièce rapportée venant se fixer étroitement sur ledit bras 6. Chaque mors 3 possède un canal cylindrique borgne, débouchant au niveau de sa partie avant, et dans lequel vient se loger une plate-forme circulaire 15 prolongée par un corps central et cylindrique 16, de plus faible diamètre. Sur les figures, chaque surface 12 comporte quatre butées 18 de hauteurs différentes, réparties à 90° sur sa périphérie. La plate-forme 15 comporte quatre évidements 17 répartis régulièrement autour de sa périphérie. Deux évidements 17 successifs font donc entre eux un angle de 90°. Ces évidements sont destinés à loger des butées 18 de hauteur différente, chacune desdites butées 18 étant implantée dans ladite plate-forme 15 au moyen d'une vis 19 de fixation. De cette manière, la plate-forme 15 comprend une surface 12, qui va constituer la surface de contact du mors 3, et de laquelle émergent quatre butées 18 de hauteurs différentes et régulièrement espacées. La hauteur de la butée 18 est sa dimension prise suivant un axe orthogonal à la surface 11 d'implantation de la plate-forme 15. La plate-forme 15 est placée dans le mors 3, de sorte que le corps 16 central cylindrique se retrouve entre la plate-forme 15, dont la surface 12 de contact affleure le mors 3, et la paroi arrière 13 dudit mors 3. Des joints annulaires 20 sont placés entre le corps 16 central de diamètre réduit et prolongeant la plate-forme 15, et la paroi interne du mors 3 délimitant le canal central. De cette manière, chaque mors 3 va venir au contact d'un outil ou d'une pièce à usiner 4, par l'intermédiaire d'une butée 18 de hauteur donnée, et qui aura préalablement été sélectionnée en fonction de la taille de l'objet 4 à serrer. Préférentiellement, les surfaces de contact desdits butées 18 ont un contour carré. En se référant à la figure 4, un outillage de réglage 14 va venir interagir avec chaque mors 3, pour sélectionner une butée 18 en fonction des dimensions de l'objet 4 à maintenir serré sur le mandrin 1. Pour réaliser cette opération, un index 14 appartenant à la machine sur laquelle est monté le mandrin 1, vient se placer dans les empreintes de la partie arrière 13 d'un mors 3. Cet index 14 exerce un effort de poussée à l'encontre des ressorts de rappel 26 de la plate-forme 15 pour désolidariser celle-ci du mors 3 qui va alors libérer en rotation la plate-forme 15 du mors 3. Il peut alors la faire tourner jusqu'à la position de réglage souhaitée. Pour cela, l'index 14 va se déplacer latéralement par rapport à la direction de poussée, en étant toujours mécaniquement connecté audit mors 3, pour provoquer la rotation de ladite plate-forme 15. Cette rotation est contrôlée. Elle s'effectue avec un angle donné de 90°, 180°, ou 270° pour sélectionner la butée 18 la plus adaptée à réaliser un serrage satisfaisant de l'objet 4, en fonction de sa taille. L'opération se répète sur les deux autres mors 3, pour sélectionner la même butée 18. Ces opérations peuvent être automatisées. En variante, l'index 14 peut être remplacé par un tournevis motorisé et automatisé, apte à engendrer une rotation contrôlée de la plate-forme 15 de chaque mors 3, pour sélectionner la butée 18 la plus adaptée à la taille de l'objet 4 à enserrer dans le mandrin 1. Ce tournevis vient se placer dans les empreintes 13a de la partie arrière 13 de chaque mors 3, et la mise en rotation automatique dudit tournevis engendre simultanément une rotation contrôlée de la plate-forme 15, pour sélectionner la butée 18 la plus adaptée à la taille de l'objet 4 à serrer.

Claims

REVENDICATIONS1. Mandrin (1) de serrage, comportant une série de mors (3) pivotants munis de butées (18) d'appui sur l'objet à serrer (4), caractérisé en ce que chaque mors (3) porte une plate-forme (15) déplaçable en rotation entre différentes positions de réglage autour d'un axe orthogonal à l'axe longitudinal du mandrin (1), chaque plate-forme (15) supportant plusieurs butées (18) dont les surfaces de contact avec l'objet à serrer (4) sont à des distances radiales différentes de l'axe longitudinal du mandrin (1), le déplacement en rotation de la plate-forme (15) permettant de placer en vis-à-vis de l'objet à serrer (4) une butée (18) sélectionnée en fonction des dimensions de cet objet (4).
2. Mandrin (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les axes de rotation des plates-formes (15) sont orthogonaux aux axes de pivot des mors de serrage (3) sur le mandrin (1).
3. Mandrin (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les mors (3) sont à la même distance radiale de l'axe longitudinal du mandrin (1) dans toutes les positions de réglage de la plate-forme (15).
4. Mandrin (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque plate-forme (15) présente une surface de contact (12) circulaire faisant face à l'objet à serrer (4), qui porte sur sa périphérie plusieurs butées (18) de hauteurs différentes.
5. Mandrin (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque plate-forme (15) présente une partie arrière (13) opposée à la surface de contact (12), qui est dotée d'empreintes (13a) permettant de sélectionner une position de réglage de la plate-forme (15).
6. Mandrin (1) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que chaque surface de contact (12) comporte quatre butées (18) de hauteurs différentes, réparties à 90° sur sa périphérie.
7. Mandrin (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mandrin (1) porte trois mors (3) répartis à 120° et une tête d'appui fixe (23) en face de chaque mors (3).
8. Mandrin (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les têtes d'appui (23) sont fixées sur une plaque (24) d'appui commune rapportée sur le mandrin (1).
9. Mandrin (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque mors (3) comporte des ressorts de rappel précontraints (26) rappelant la plate-forme (15) radialement vers l'extérieur, dans sa position de réglage.
10.Machine équipée d'un mandrin (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle dispose de moyens de réglage (14) des plates-formes (15), en fonction des dimensions de l'objet à serrer (4).
11.Machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'outil de réglage (14) agit à l'encontre des ressorts de rappel (26) de la plate-forme (15) pour désolidariser celle-ci du mors (3), et la faire tourner jusqu'à la position de réglage souhaitée.
12.Machine selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que le moyen de réglage (14) est un tournevis.
13. Machine selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que le moyen de réglage (14) est automatisé.