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Mandrin pince-barres pour pièces de toutes sections.
Jusqu'ici pour tenir dans un mandrin des barres ou tiges on les pince entre des mors ou dans des tubes fendus serrés ensuite par un dispositif approprié.le serrage par mors dans le genre de ceux des chignoles n'a jamais été précis et régulier;le serrage par tubes fendus serrés ensuite par un dispositif quelconque n'offre que peu de précision car si les fentes sont étroites le tube fendu ne peut servir qu'à un nombre très limité de tiges ou barres à serrer et si les fentes sont larges le serrage de la tige ou barre est irrégulier
On a aussi utilisé des billes et des galets comme machoires mais ces billes ou galets se perdent facilement parce qu'ils ne sont pas retenus dans leur logement.
La présente invention a pour objet une pince placée dans un mandrin qui permet d'obtenir une grande précision de serrage et de centrage tout en étant suffisamment extensible pour être utilisée pour un grand nombre de barres de diamètres différents.
Elle est caractérisée par une bague de longueur variable,creusée de canaux radiaux dans lesquels peut se déplacer une bille calibrée ou un galet calibré ou un rouleau calibré d'un diamètre supérieur à l'épaisseur de la bague,que l'on place à l'intérieur d'un mandrin sur lequel on applique un bouchon,le mandrin et le bouchon comportant tous deux un alésage cônique faisant pression sur les billes ou les galets ou les extrémités coniques des rouleaux et serrant ainsi la barre ou tige placée à l'intérieur de la bague d'autant plus que la bouchon est plus enfoncé sur le mandrin,chaque bille ou galet ou rouleau étant retenu dans son logement soit par un anneau
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disposé sur la bague soit par une li îap.", tn , "-i 1 q4ee , S, F z traversant la p.41 ><.iiù A>nig., <
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la bille ou le gglet ou le rouleau.
Les dessins annexés montrent schématiquement, à titre d'exemple non limitatif,diversesformes de réalisation de l'invention.
La figure 1 est une vue de la bague représentée en coupe à la figure 2.
La figure 3 est une vue du mandrin muni de son bouchon avec coupe partielle montrant la disposition intérieure de la bague.
La figure 4 est une vue d'une demi-bague dans laquelle les canaux logeant les billes ont été percés à fond et les billes percées dans leur axe sont enfilées dans un anneau élastique.
La figure 5 est une coupe axiale de la demi-bague représentée à la figure 4.
La figure 6 est une vue d'une demi-bague dans laquelle les billes sont logées dans des créneaux et retenues dans leur logement entre deux bagues élastiques minces munies d'entailles.
La figure 7 est une coupe axiale de'la demi-bague représentée à la figure 6,
La figure 8 représente de. face et en coupe une bague biconique avec des billes percées dans leur axe et enfilées dans un anneau élastique logé dans une rainure circulaire.
La figure 9 représente une couronne de billes percées dans leur axe et enfilées dans un anneau, élastique avec interposition d'un ressort à boudin entre les billes.
La figure 10 représente le mandrin avec coupe partielle montrant la disposition intérieure de trois bagues biconiques conformes à celle représentée à la figure 8.
La figure 11 représente le mandrin avec coupe partielle montrant la disposition intérieure de trois couronnes de billes conformes à celle représentée à la figure 9.
La figure 12 est une coupe longitudinale axiale du mandrin montrant le -cube; qui contient le dispositif de serrage constitué par deux couronnes de bille;s.
La figure 13 est une coupe longitudinale axiale du mandrin montrant le tube contenant le dispositif de serrage compris entre deux bagues à rotule.
La figure 14 est une coupe transversale suivant I-I de la figure 12.
La figure 15 est une coupe longitudinale axiale du mandrin dans lequel le dispositif de serrage est constitué par des rouleaux et la figure 16 une coupe transversale suivant II-II du même dispositif
La figure 17 est une variante du dispositif de serrage de la figure 15.
La figure 18 est une coupe transversale suivant III-III de la figure 17.
On voit aux figures 1 et 2,en 1 le corps cylindrique de la bague prolongé à chaque extrémité par une partie cylindro-cônique 2 et 3.
Cette bague comporte un alésage axial 4 qui permet d'y loger la tige ou barra à serrer.Dans chaqua extrémité cylindro-cônique sont
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creusés des canaux radiaux dans chacun desquels peut se déplacer une bille 5,un ressort 6 placé dans une gorge circulaire entamant légèrement le bord des canaux retient les billes dans leur logement. Un dispositif analogue pourrait être réalisé à l'intérieur de l'alésage central de la bague pour retenir les bille s;il est préférable de laisser un léger rebord en ne perçant pas les canaux à fond.
Comme indiqué à la figure 3 cette bague 1 est placée dans un mandrin 7 comportant en 8 un alésage cylindrique pour le passage de la tige ou barre à serrer,en 9 un alésage conique,en 10 un alésage cylindrique correspondant au diamètre extérieur de la bague et en 11 une partie filetée.Sur ce mandrin se place un bouchon 12,percé en 13 pour le passage de la tige ou barre à serrer,fileté intérieurement en 14 et comportant en 15 un alésage cônique.
On conçoit que lorsque le bouchon 12 est vissé sur le mandrin 7 les alésages côniques 9 et 15 repoussent les billes vers l'axe de la barre et qu'il en résulte un serrage régulier de la barre ou tige placée à l'intérieur.
On voit aux figures 4 et 5, la bague 1 dans laquelle les trous de la partie extrême cylindro-cônique sont percés à fond,les billes sont percées dans leur axe et enfilées dans un anneau élastique 16 logé dans une rainure circulaire 17 creusée dans la partie cylindroconique de la bague.On conçoit que cette anneau élastique retient les billes en leur permettant de se déplacer dans leur canal respectif sous la pression du chapeau du mandrin.
La réalisation de la bague intérieure avec les billes dans les canaux non percés à fond est difficile car il faut repérer soigneusement la distance entre les axes des canaux de la couronne du haut et de la couronne du bas sur une même génératrice et les trous doivent être rigoureusement du même diamètre.
.En remplaçant les trous par des créneaux la réalisation de la bague est plus facile, car la distance entre les créneaux du bas et ceux du haut peut être facilement repérée.
Aux figure 6 et 7 les canaux ont été remplacés par des créneaux et les billes sont retenues dans des créneaux entre deux bagues élastiques minces 18 et 19 encastrées dans la partie extrême cylindro-cônique.Ces bagues comportent des entailles 20 d'une largeur inférieure au diamètre des billes mais assez longues pour me pas néeessiter un ajustage.,
Le mandrin pince-barres peut être réalisé d'une façon plus économique,tout en conservant le même principe, par l'adoption de bagues telles que celle représentée à la figure 8.
Ces bagues biconiques comportent des canaux radiaux percés à fond dans chacun desquels est logée une bille percée et enfilée dans un anneau élastique 16 logé dans une rainure profonde 21 réalisée à la grande base des cônes.Comme précédemment cet anneau élastique retient les billes tout en permettant leur déplacement dans les canaux.
Comme représenté à la figure 10 on place plusieurs de ces bagues
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biconiques dans l'alésage 10 du mandrin en intercalant entre elles une bague 22 dont l'alésage intérieur 23 est évasé en cône 24 et 25 à chaque bout.On conçoit qu'en vissant le bouchon 12 sur le mandrin 7 d'une part les parties côniques 9 et 15 du mandrin et du chapeau et d'autre part les évasements coniques 24 et 25 des bagues repoussent les billes vers l'axe du mandrin et provoquent un serrage de la tige placée dans ce mandrin.
Une réalisation encore plus économique consiste en des couronnes de billes comme représentées à la figure 9 et constituées par des billes percées dans leur axe,enfilées dans un anneau élastique 26 avec interposition d'un ressort à boudin 27.
Comme représenté à la figure 11 on place plusieurs de ces couronnes,trois par exemple, dans l'alésage 10 du mandrin en intercalant encore entre elles une bague 22 dont l'alésage intérieur 23 est évasé en cône 24 et 25 à chaque bout.Comme dans la réalisation de la figure. 10,en vissant le bouchon 12 sur le mandrin 7 les parties côniques 9 et 15 du mandrin et du chapeau d'une part et les évasements coniques 24 et 25 des bagues d'autre part repoussent les billes vers l'axe du mandrin et provoquent un serrage de la tige placée dans ce mandrin.
Comme représenté aux figures 10 et 11 les bagues biconiques ou les couronnes comportent plus de trois billes;comme d'autre part ces baguas et couronnes peuvent être' placées pour que les billes soient dans des génératrices différentes le serrage de la tige et son centrage sont toujours rigoureux même si cette tige présente une légère déformation ou un méplat comme c'est le cas dans des tiges de soupapes usagées.
On voit aux figures 12,13 et 14 le mandrin 7 sur lequel est vissé le chapeau ou bouchon 12.Dans l'alésage 10 du mandrin est disposé le tube cylindrique 30 comportant à chaque extrémité deux lumières 31 et 31' dans lesquelles peuvent coulisser les boucles 32 et 32' d'un ressort-frein 33 prisonnier dans une gorge d'une bague 34 ou 35 qui ferme le tube 30 à chaque bout tout en pouvant coulisser à frottement doux dans ce tube.Chaque bague 34 ou 55 repose sur une couronne de billes 36 ou 37 et ces couronnes de billes sont séparées comme dans les réalisations des figures 10 et 11 par une bague 22 dont l'alésage intérieur 23 est évasé en cône 24- et 25 à chaque bout
Entre la bague 22 et les bagues 34 et 35 est disposé un ressort 38 ou 39 qui,en se détendant,écarte les bagues 34 et 35 de la bague 22.
Comme représenté à la figure 13 les bagues 34 et 35 peuvent avantageusement être constituées en deux parties 34 et 34'ou 35 et 35' séparées par une rotule 40 ou une demi-rotule ou une rondelle élastique ou un ressort.
On voit aux figures 15 et 16 une variante du dispositif de serrage constitué par des rouleaux 41,41',42" placés à l'intérieur d'une bague 42 comportant des rainures guides radiales 43, 43', 43".
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Ces rouleaux ont leurs extrémités côniques sur lesquelles appuient les évasements coniques de l'alésage intérieur des bagues 34 et 35, ils sont percés pour le passage de bagues élastiques 44 et 45 qui les écartent quand on desserre le chapeau du mandrin.Ces bagues élastiques 44 et 45 sont logées et se détendent dans des rainures aménagées dans la bague 42.
Comme représenté aux figures 17 et 18 ces rouleaux peuvent comporter deux faces parallèles glissant sur les parois des rainuresguides 43, 43',43" et être taillés en biseau pour permettre le serrage de barres de faible diamètre.
Comme dans l'exemple représenté à la figure 13 les bagues 34 et 35 peuvent être- aménagées avec une rotule ou une demi-rotule ou une rondelle élastique ou un ressort.
La disposition des. organes de serrage dans un tube 30 permet de remplacer facilement ceux-ci soit pour tenir compte du nouveau diamètre de la pièce à serrer soit par suite d'une nouvelle forme de pièce à serrer.En outre,par suite de l'interposition des bagues le serrage est précis même si le fond du nez du mandrin ou du chapeau n'est pas parfaitement dressé.
Le système à rouleaux permet une plus grande portée de serrage sur la pièce à maintenir.
Il est prévu une rainure 46 suivant une génératrice de l'alésage intérieur 10 du mandrin pour loger les têtes des vis 47 et 48 traversant le tube 30 et s'engageant dans la bague 22 ou 42 pour empêcher la rotation de cette dernière.
Ce genre de mandrin de serrage permet de placer dans le corps même du mandrin un toc d'entraînement d'un système connu afin d'augmenter la puissance d'entraînement de la mèche ou de l'outil ou de la barre.
Le nombre de billas ou de galetsou de rouleaux n'est pas limité à trois,Pour serrer des tiges rondes trois billes ou Galets ou rouleaux suffisent;pour des tiges à section polygonale,- le nombre de billes ou galets ou rouleaux est soit égal soit sous multiple du nombre des faces de la tige. le nombre de billes peut être supérieur à quatre et le nombre de: bagues à billes ou de couronnes peut être réduit à deux ou supérieur à trois.
Un serrage excentré s'obtiendra en plaçant une ou plusieurs billes de diamètres différents dans des canaux ou logement aménagés à cet effet.Il en est de même pour le dispositif de serrage par roule aux.
La bague pince-barre peut être constituée par un tube métallique usiné à cet effet comme représenté aux dessins ou par une tôle repliée ou emboutie.
Le bouchon peut être enfoncé sur le mandrin par un dispositif à cames ou par pression à ressort ou par pression hydraulique.
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Bar collet chuck for parts of all sections.
Until now, in order to hold bars or rods in a mandrel, they are clamped between jaws or in split tubes then clamped by an appropriate device. The clamping by jaw like those of chignoles has never been precise and regular; clamping by split tubes then tightened by any device offers little precision because if the slots are narrow the split tube can only be used for a very limited number of rods or bars to be clamped and if the slots are wide the clamping of the rod or bar is irregular
Balls and rollers have also been used as jaws, but these balls or rollers are easily lost because they are not retained in their housing.
The present invention relates to a clamp placed in a mandrel which makes it possible to obtain high precision in clamping and centering while being sufficiently extensible to be used for a large number of bars of different diameters.
It is characterized by a ring of variable length, hollowed out of radial channels in which can move a calibrated ball or a calibrated roller or a calibrated roller with a diameter greater than the thickness of the ring, which is placed at the '' inside a mandrel to which a stopper is applied, the mandrel and the stopper both comprising a tapered bore pressing on the balls or the rollers or the conical ends of the rollers and thus tightening the bar or rod placed therein of the ring, the more the stopper is pressed down on the mandrel, each ball or roller or roller being retained in its housing either by a ring
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arranged on the ring or by a li îap. ", tn," -i 1 q4ee, S, F z crossing the p.41> <. iiù A> nig., <
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the ball or the gglet or the roller.
The accompanying drawings show schematically, by way of non-limiting example, various embodiments of the invention.
Figure 1 is a view of the ring shown in section in Figure 2.
FIG. 3 is a view of the mandrel provided with its cap with partial section showing the internal arrangement of the ring.
FIG. 4 is a view of a half-ring in which the channels housing the balls have been drilled thoroughly and the balls drilled in their axis are threaded into an elastic ring.
Figure 5 is an axial section of the half-ring shown in Figure 4.
FIG. 6 is a view of a half-ring in which the balls are housed in slots and retained in their housing between two thin elastic rings provided with notches.
Figure 7 is an axial section of the half-ring shown in Figure 6,
Figure 8 shows. face and in section a biconical ring with balls drilled in their axis and threaded into an elastic ring housed in a circular groove.
FIG. 9 represents a ring of balls pierced in their axis and threaded into a ring, elastic with the interposition of a coil spring between the balls.
Figure 10 shows the mandrel with partial section showing the internal arrangement of three biconical rings conforming to that shown in Figure 8.
Figure 11 shows the mandrel in partial section showing the internal arrangement of three rings of balls conforming to that shown in Figure 9.
Figure 12 is an axial longitudinal section of the mandrel showing the -cube; which contains the clamping device consisting of two ball crowns; s.
FIG. 13 is an axial longitudinal section of the mandrel showing the tube containing the clamping device included between two ball rings.
Figure 14 is a cross section on I-I of Figure 12.
Figure 15 is an axial longitudinal section of the mandrel in which the clamping device consists of rollers and Figure 16 a cross section along II-II of the same device
Figure 17 is a variant of the clamping device of Figure 15.
Figure 18 is a cross section along III-III of Figure 17.
We see in Figures 1 and 2, at 1 the cylindrical body of the ring extended at each end by a cylindro-conical part 2 and 3.
This ring has an axial bore 4 which allows the rod or bar to be tightened to be housed therein. In each cylindro-conical end are
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hollowed out radial channels in each of which a ball 5 can move, a spring 6 placed in a circular groove slightly cutting into the edge of the channels retains the balls in their housing. A similar device could be made inside the central bore of the ring to retain the balls if it is preferable to leave a slight rim by not drilling the channels fully.
As shown in Figure 3, this ring 1 is placed in a mandrel 7 comprising at 8 a cylindrical bore for the passage of the rod or bar to be clamped, at 9 a tapered bore, at 10 a cylindrical bore corresponding to the outer diameter of the ring and in 11 a threaded part. On this mandrel is placed a plug 12, drilled at 13 for the passage of the rod or bar to be clamped, internally threaded at 14 and comprising at 15 a tapered bore.
It can be seen that when the stopper 12 is screwed onto the mandrel 7, the conical bores 9 and 15 push the balls towards the axis of the bar and that this results in regular tightening of the bar or rod placed inside.
We see in Figures 4 and 5, the ring 1 in which the holes of the cylindrical-conical end part are drilled to the bottom, the balls are drilled in their axis and threaded into an elastic ring 16 housed in a circular groove 17 dug in the cylindro-conical part of the ring. It can be seen that this elastic ring retains the balls by allowing them to move in their respective channel under the pressure of the cap of the mandrel.
Achieving the inner ring with the balls in the channels not fully drilled is difficult because it is necessary to carefully mark the distance between the axes of the channels of the top crown and the bottom crown on the same generator and the holes must be strictly of the same diameter.
By replacing the holes with crenellations the realization of the ring is easier, because the distance between the lower crenellations and those at the top can be easily identified.
In Figures 6 and 7 the channels have been replaced by crenellations and the balls are retained in crenellations between two thin elastic rings 18 and 19 embedded in the cylindro-conical end part. These rings have notches 20 of a width less than diameter of the balls but long enough not to require any adjustment.,
The bar clamp chuck can be produced in a more economical manner, while maintaining the same principle, by adopting rings such as that shown in figure 8.
These biconical rings have radial channels drilled to the bottom in each of which is housed a ball drilled and threaded into an elastic ring 16 housed in a deep groove 21 made at the large base of the cones. As previously this elastic ring retains the balls while allowing their movement in the canals.
As shown in Figure 10, several of these rings are placed
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biconical in the bore 10 of the mandrel by interposing between them a ring 22 whose internal bore 23 is flared in a cone 24 and 25 at each end. It is understood that by screwing the stopper 12 on the mandrel 7 on the one hand the conical parts 9 and 15 of the mandrel and the cap and on the other hand the conical flares 24 and 25 of the rings push the balls towards the axis of the mandrel and cause the rod placed in this mandrel to clamp.
An even more economical embodiment consists of crowns of balls as shown in FIG. 9 and formed by balls pierced in their axis, threaded into an elastic ring 26 with the interposition of a coil spring 27.
As shown in FIG. 11, several of these rings, three for example, are placed in the bore 10 of the mandrel, still interposing between them a ring 22, the internal bore 23 of which is flared into a cone 24 and 25 at each end. in the realization of the figure. 10, by screwing the stopper 12 on the mandrel 7 the conical parts 9 and 15 of the mandrel and the cap on the one hand and the conical flares 24 and 25 of the rings on the other hand push the balls towards the axis of the mandrel and cause clamping of the rod placed in this mandrel.
As shown in Figures 10 and 11 the biconical rings or the crowns have more than three balls; as on the other hand these rings and rings can be 'placed so that the balls are in different generatrices the tightening of the rod and its centering are always rigorous even if this rod has a slight deformation or a flat as is the case in used valve stems.
We see in Figures 12, 13 and 14 the mandrel 7 on which is screwed the cap or cap 12. In the bore 10 of the mandrel is disposed the cylindrical tube 30 having at each end two slots 31 and 31 'in which can slide the loops 32 and 32 'of a brake spring 33 trapped in a groove of a ring 34 or 35 which closes the tube 30 at each end while being able to slide with gentle friction in this tube. Each ring 34 or 55 rests on a ring of balls 36 or 37 and these rings of balls are separated as in the embodiments of Figures 10 and 11 by a ring 22 whose internal bore 23 is flared in a cone 24- and 25 at each end
Between the ring 22 and the rings 34 and 35 is disposed a spring 38 or 39 which, by relaxing, separates the rings 34 and 35 from the ring 22.
As shown in FIG. 13, the rings 34 and 35 may advantageously consist of two parts 34 and 34 'or 35 and 35' separated by a ball 40 or a half-ball or a spring washer or a spring.
We see in Figures 15 and 16 a variant of the clamping device consisting of rollers 41,41 ', 42 "placed inside a ring 42 having radial guide grooves 43, 43', 43".
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These rollers have their conical ends on which the conical flares of the internal bore of the rings 34 and 35 bear, they are drilled for the passage of elastic rings 44 and 45 which separate them when the cap of the mandrel is loosened. These elastic rings 44 and 45 are housed and relax in grooves provided in the ring 42.
As shown in Figures 17 and 18, these rollers may have two parallel faces sliding on the walls of the guide grooves 43, 43 ', 43 "and be bevelled to allow the clamping of small diameter bars.
As in the example shown in FIG. 13, the rings 34 and 35 may be fitted with a ball or a half-ball or a spring washer or a spring.
The layout of. clamping members in a tube 30 allows them to be easily replaced either to take account of the new diameter of the part to be clamped or as a result of a new shape of the part to be clamped. In addition, as a result of the interposition of the rings tightening is precise even if the bottom of the nose of the mandrel or the cap is not perfectly straight.
The roller system allows a greater clamping range on the part to be held.
A groove 46 is provided along a generatrix of the internal bore 10 of the mandrel to house the heads of the screws 47 and 48 passing through the tube 30 and engaging in the ring 22 or 42 to prevent the rotation of the latter.
This type of clamping mandrel makes it possible to place in the same body of the mandrel a drive lock of a known system in order to increase the drive power of the bit or of the tool or of the bar.
The number of balls or rollers or rollers is not limited to three, To tighten round rods three balls or rollers or rollers are sufficient; for rods with a polygonal section, - the number of balls or rollers or rollers is either equal or under multiple of the number of sides of the rod. the number of balls may be greater than four and the number of: ball rings or crowns may be reduced to two or greater than three.
An eccentric clamping will be obtained by placing one or more balls of different diameters in channels or housing provided for this purpose. The same is true for the clamping device by roller.
The bar clamp ring may be formed by a metal tube machined for this purpose as shown in the drawings or by a folded or stamped sheet.
The plug can be pressed onto the mandrel by a cam device or by spring pressure or by hydraulic pressure.