FR2850598A1 - Dispositif electrique de serrage - Google Patents

Abstract

Dispositif électrique de serrage d'un faible coût, dans lequel une genouillère peut être actionnée par un petit moteur électrique à faible couple. Le dispositif comprend un mécanisme réducteur de vitesse (10) à engrenage connecté au moteur électrique, une tringlerie (30) accouplée au mécanisme réducteur de vitesse (10), un arbre (40) de bras de serrage accouplé à la tringlerie (30), et un corps (2) pour les loger. La tringlerie (30) comprend un élément de manivelle (31) accouplé à une roue à denture droite du dernier étage (16) du mécanisme réducteur de vitesse (10), une bielle de suiveur de came (33) qui, à une extrémité de celle-ci, est accouplée à l'élément de manivelle (31) et sur laquelle est monté de manière rotative un suiveur de came (35) se déplaçant sur des faces de rail de came, et un levier d'entraînement (41) avec lequel l'autre extrémité de la bielle de suiveur de came (33) est accouplée et qui fait saillie depuis l'arbre (40) de bras de serrage.

Description

i

DISPOSITIF ELECTRIQUE DE SERRAGE

La présente invention est relative à un dispositif électrique de serrage destiné à serrer une pièce à usiner ou analogue.

Sur une chaîne de montage automatique ou analogue dans l'industrie automobile, un dispositif de serrage destiné à serrer une pièce à usiner est fréquemment utilisé. Un vérin à fluide sous pression est utilisé de manière classique comme source d'entraînement pour entraîner le dispositif de serrage et un bras de 10 serrage tourne sous l'action d'une force d'entraînement d'un vérin pneumatique, par exemple, pour générer une force de serrage.

Cependant, le dispositif de serrage selon la technique antérieure nécessite des conduites d'air. Le fonctionnement des conduites est complexe, l'espace pour l'installation est limité par le fait que plusieurs tubes sont utilisés pour les conduites 15 d'air, le dispositif devient plus encombrant et le cot augmente du fait de fuites d'air et analogues.

Pour surmonter de tels problèmes, on connaît un dispositif électrique de serrage dans lequel un moteur électrique sert de source d'entraînement (se reporter, par exemple, à la description du brevet des E.U.A. n0 6 354 580).

Cependant, dans le dispositif électrique de serrage ci-dessus selon la technique antérieure, la pratique ordinaire consiste à convertir une force d'entraînement du moteur électrique en mouvement rectiligne par un mécanisme d'engrenage et un mécanisme à vis d'avance et à convertir le mouvement rectiligne transmis par le mécanisme à vis d'avance en mouvement de rotation par une 25 genouillère pour faire tourner un bras de serrage. Comme le mécanisme de réduction de vitesse est constitué du mécanisme d'engrenage et du mécanisme à vis d'avance, la structure du mécanisme de réduction de vitesse est complexe et son cot est élevé.

La présente invention vise à résoudre les problèmes ci-dessus et à réaliser 30 un dispositif électrique de serrage peu encombrant et d'un faible cot, ne posant pas les problèmes liés aux conduites d'air et dans lequel un mécanisme de genouillère puisse être actionné par un moteur électrique peu encombrant à faible couple et ayant une grande force de serrage tout en économisant l'énergie.

L'invention vise également à réaliser un dispositif électrique de serrage dans 35 lequel une force de serrage variable juste avant une position de serrage puisse être établie librement par un moyen simple, à savoir un léger changement dans des faces de rail de came.

Pour atteindre les objectifs ci-dessus, selon l'invention, il est proposé un moteur électrique, un mécanisme réducteur de vitesse comportant plusieurs étages de 5 roues à denture droite pour réduire la vitesse de rotation du moteur électrique, une tringlerie accouplée au mécanisme réducteur de vitesse, et un arbre de bras de serrage sur lequel est monté un bras de serrage accouplé à la tringlerie sont fixés sur un corps, la tringlerie comportant un élément de manivelle qui, à une extrémité de celui-ci, est accouplé de manière rotative à un engrenage de manivelle constitué par 10 une roue à denture droite du dernier étage du mécanisme réducteur de vitesse et qui convertit un mouvement de rotation de la roue à denture droite en mouvement rectiligne, une bielle de suiveur de came accouplée de manière rotative à une extrémité de l'élément de manivelle et coudée dans une partie intermédiaire de façon qu'un suiveur de came se déplaçant sur une face d'un rail de came présent sur le corps 15 soit supporté de manière rotative sur le coude, et un levier d'entraînement faisant saillie depuis l'arbre de bras de serrage pour être accouplé à une extrémité de la bielle de suiveur de came, et la tringlerie formant une genouillère pour maintenir de manière stable une force de serrage du bras de serrage conjointement avec la face du rail de came.

La face du rail de came présente dans le dispositif électrique de serrage est constituée par une face de came linéaire occupant la plus grande partie de la longueur de la face du rail de came et une face de came courbe en forme d'arc à grand rayon de courbure ou en forme de courbe qui épouse approximativement l'arc près d'une extrémité de la face du rail de came. Dans ce cas, la face de came courbe est à un 25 emplacement o le suiveur de came roule sur une plage de 50 précédant immédiatement une position de serrage finale du bras de serrage, ou encore toute la face du rail de came peut être sensiblement constituée par une face de came rectiligne ou analogue.

Dans une forme préférée de réalisation du dispositif électrique de serrage, le 30 dispositif comporte en outre un mécanisme de frein servant à retenir le bras de serrage dans une position d'ouverture, le mécanisme de frein comportant un sabot de frein en matière tendre, ou de préférence en un corps élastique analogue à du caoutchouc, disposé de manière à pénétrer partiellement entre les dents d'une roue à denture droite de grand diamètre du mécanisme réducteur de vitesse en prise avec 35 une roue droite de petit diamètre fixée à un arbre de sortie du moteur électrique, et un électroaimant pour entraîner le sabot de frein dans des directions telles que le sabot de frein arrive au contact des dents de la roue à denture droite et se sépare desdites dents.

Dans le dispositif électrique de serrage, une extrémité d'un arbre 5 d'engrenage de la roue à denture droite de grand diamètre du mécanisme réducteur de vitesse en prise avec la roue à denture droite de petit diamètre fixée à l'arbre de sortie du moteur électrique peut être amenée à être en regard de l'extérieur du corps et une partie de verrouillage destinée à être tournée sous l'action d'un outil manuel peut être présente à l'extrémité de l'arbre pour permettre un fonctionnement manuel du bras de 10 serrage. De plus, une extrémité d'un arbre de roue à denture droite du dernier étage du mécanisme réducteur de vitesse peut être amenée à être en regard de l'extérieur du corps, un témoin peut être disposé à l'extrémité de l'arbre et une échelle à graduation d'angles pour lire un angle de rotation du témoin est disposée sur le corps pour constituer un moyen de signalisation afin de signaler un état de rotation de l'arbre de 15 bras de serrage.

Le dispositif électrique de serrage comporte en outre une unité de commande servant à commander le fonctionnement du dispositif, dans lequel un connecteur de signal d'entrée auquel est appliqué un signal pour commander le dispositif électrique de serrage, un connecteur de signal de sortie depuis lequel un 20 signal servant à confirmer l'ouverture/la fermeture du bras de serrage est délivré à l'extérieur, un capteur de position servant à envoyer un signal de position du bras de serrage, des moyens de réglage pour établir diverses conditions d'entraînement, et un tableau de commande pourvu de moyens de signalisation pour signaler divers états de fonctionnement et anomalies sont connectés à un microprocesseur présent dans 25 l'unité de commande par l'intermédiaire d'une interface d'entrée/sortie, et le moteur électrique dont l'entraînement, l'arrêt, le changement de sens de rotation sont commandés et un électroaimant d'un mécanisme de frein servant à retenir le bras de serrage dans une position d'ouverture sont connectés au microprocesseur par l'intermédiaire d'un circuit d'entraînement du moteur.

Dans un tel dispositif électrique de serrage selon l'invention, comme le mécanisme réducteur de vitesse n'est constitué que par les roues à denture droite sur plusieurs étages, la structure du mécanisme réducteur de vitesse devient simple et le cot peut être réduit. Comme la vitesse du mécanisme à manivelle pour convertir le mouvement de rotation de la roue à denture droite en mouvement rectiligne est réduit 35 vers l'extrémité d'une course pour accroître la poussée, il est possible de serrer une pièce à usiner avec une grande force en actionnant le mécanisme de genouillère par un moteur à faible couple.

Par ailleurs, dans le dispositif électrique de serrage selon l'invention, la tringlerie est constituée par l'élément de manivelle accouplé à la roue à denture droite 5 du dernier étage, la bielle de suiveur de came amenant le suiveur de came à se déplacer sur la face du rail de came, et le levier d'entramement accouplé à l'extrémité de la bielle de suiveur de came, la genouillère étant constituée par ceux-ci, et le couple de sortie pendant la rotation du bras de serrage de la position entièrement ouverte à la position entièrement fermée peut être établi librement par la forme de la 10 face du rail de came. Par conséquent, il est possible de produire une force de serrage appropriée, par exemple une brusque augmentation de la force de serrage près de la position de serrage malgré le faible couple de sortie moyen. Comme une force de réaction de la pièce à usiner, lorsque la pièce à usiner est serrée, est reçue par la face du rail de came présent sur le corps, il est possible de réduire la force de réaction 15 appliquée au mécanisme de transmission et au mécanisme réducteur de vitesse.

L'invention et nombre des avantages qui s'y attachent apparaîtront facilement plus clairement en référence à la description détaillée ciaprès, faite en considération des dessins annexés, sur lesquels: la Fig. 1 est une vue en perspective d'une forme de réalisation d'un dispositif de serrage selon la présente invention; la Fig. 2 est une vue en perspective de la forme de réalisation vue du côté opposé; la Fig. 3 est une vue latérale de la forme de réalisation vue depuis l'extrémité 25 droite de la Fig. 1; la Fig. 4 est une vue de face d'une structure d'un mécanisme interne de la forme de réalisation dont l'un des éléments du corps est détaché; la Fig. 5 est une vue en coupe prise suivant une ligne V-V de la Fig. 4; la Fig. 6 est une vue en coupe prise suivant une ligne VI-VI de la Fig. 4; la Fig. 7 est une vue en perspective de structures d'un mécanisme réducteur de vitesse et d'une tringlerie utilisés pour la forme de réalisation; la Fig. 8 est une vue extérieure représentant également une configuration dans laquelle un bras de serrage de la forme de réalisation serre par l'avant une pièce à usiner; la Fig. 9 est un graphique illustrant une relation entre le couple de sortie et la vitesse pour un angle du bras de serrage dans le dispositif de serrage selon la forme de réalisation; la Fig. 10 est un graphique illustrant une relation entre le couple de sortie et 5 la vitesse pour le dernier angle de bras de 50 avant que le bras de serrage dans le dispositif de serrage selon la forme de réalisation n'atteigne la position entièrement fermée; la Fig. 1 1 est une vue expliquant le mode de rotation d'une tringlerie pour le dernier angle de bras de 50 (1310 à 135 ) avant la position de serrage de la tringlerie 10 comportant des faces du rail de came de la forme de réalisation; la Fig. 12 est une vue explicative d'un mode de rotation de la tringlerie pour le dernier angle de bras de 50 (131 à 135 ) lorsque les faces du rail de came sont rectilignes; la Fig. 13 est un graphique présentant les forces de serrage pour le dernier 15 angle de bras de 50 (86 à 90 ) avant la position de serrage dans les cas des figures 1 1 et 12 l'une par rapport à l'autre; et la Fig. 14 est un schéma de principe d'un système de commande dans le dispositif de serrage selon l'invention.

Les figures 1 à 8 représentent une forme de réalisation d'un dispositif électrique de serrage selon la présente invention. Le dispositif électrique de serrage 1 comprend un corps mince 2 sensiblement en forme de parallélépipède rectangle. Le corps 2 est constitué d'une première et d'une deuxième parties 2a et 2b de corps ayant des faces de parois opposées et des faces de parois périphériques. Les première et 25 deuxième parties 2a et 2b du corps sont réunies l'une à l'autre en vissant une pluralité de boulons d'assemblage 3b dans des trous filetés 3a ménagés dans des angles de la deuxième partie 2b du corps depuis une face extérieure de la première partie 2a du corps afin de former à l'intérieur du corps 2 un espace de logement 4 entouré par les faces de parois des première et deuxième parties 2a et 2b du corps.

A une extrémité de la première partie 2a du corps 2 sont présents une partie creuse 3c destinée à loger une tête d'un moteur électrique 6 et un trou traversant à travers lequel est inséré un arbre de sortie 6a du moteur électrique 6. L'arbre de sortie 6a du moteur électrique 6 est inséré, à travers le trou, dans l'espace de logement 4 du corps 2 et le moteur électrique 6 est fixé avec sa tête logée dans la partie creuse 3c de 35 la partie 2a du corps.

Comme représenté sur les figures 4, 6 et 7, dans l'espace de logement 4 du corps 2 sont logés un mécanisme réducteur de vitesse 10 constitué par une pluralité de roues à denture droite pour réduire la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 6a du moteur électrique 6, et une tringlerie 30 accouplée au mécanisme réducteur de vitesse 10.

Le mécanisme réducteur de vitesse 10 comprend une roue à denture droite de petit diamètre 11 fixée à l'arbre de sortie 6a du moteur électrique 6, une roue à denture droite de grand diamètre 12 fixée à un premier arbre 21 d'engrenage parallèle à l'arbre de sortie 6a du moteur électrique 6 et en prise avec la roue à denture droite 10 11, une roue à denture droite de petit diamètre 13 fixée au premier arbre 21 d'engrenage, une roue à denture droite de grand diamètre 14 fixée à un deuxième arbre 22 d'engrenage et en prise avec la roue à denture droite 13, une roue à denture droite de petit diamètre 15 fixée au deuxième arbre 22 d'engrenage, et une roue à denture droite de grand diamètre et sensiblement semi-circulaire 16 fixée à un 15 troisième arbre 23 d'engrenage et en prise avec la roue à denture droite 15.

Comme la roue à denture droite 16 du dernier étage auquel un élément de manivelle 31 est relié dans la tringlerie 30 sert d'engrenage à manivelle pour actionner un bras de serrage 44 sur une distance o la roue à denture droite 16 tourne sensiblement sur un demi-tour, la roue à denture droite 16 peut être dotée de la forme 20 sensiblement semi-circulaire pour se passer de l'autre moitié de la forme circulaire.

Il va de soit que les roues à denture droite 11 à 16 sont respectivement fixées à l'arbre de sortie 6a du moteur électrique 6 et aux premier à troisième arbres 21 à 23 d'engrenages. En outre, comme représenté sur la Fig. 6, pour les deuxième et troisième arbres 22 et 23 d'engrenages dans lesquels la force d'entraînement 25 augmente du fait de la réduction de vitesse, des clavettes 17, 18 et 19 servent à fixer solidement les roues à denture droite 14 à 16 aux deuxième et troisième arbres 22 et 23 d'engrenages en réponse à des augmentations de la force transmise.

Les premier à troisième arbres 21 à 23 d'engrenages sont supportés de manière rotative par des paliers présents sur les faces de parois opposées de la 30 première et de la deuxième parties 2a et 2b du corps. Autrement dit, les paliers 24a et 24b du premier arbre 21 d'engrenage sont respectivement insérés et fixés dans des trous traversants formés en regard l'un de l'autre dans les faces de parois de la première et de la deuxième parties 2a et 2b du corps et des caches 27a et 27b par lesquels les trous traversants sont fermés sont montés à l'aide de boulons sur la 35 première et la deuxième parties 2a et 2b du corps. Des paliers 25a et 25b, 26a et 26b des deuxième et troisième arbres 22 et 23 d'engrenages sont de même et respectivement insérés et fixés dans des trous traversants formés en regard les uns des autres dans les faces de parois de la première et de la deuxième parties 2a et 2b du corps et des caches 28a et 28b, 29a et 29b sont montés sur les trous traversants.

Par conséquent, la rotation de l'arbre de sortie 6a du moteur électrique est transmise de la roue à denture droite de petit diamètre 11 présente sur l'arbre de sortie 6a à la roue à denture droite de grand diamètre 12 avec une diminution de la vitesse de rotation. La rotation de la roue à denture droite 12 est transmise à la roue à denture droite de grand diamètre 14 présente sur le deuxième arbre 22 d'engrenage 10 par l'intermédiaire de l'arbre 21 d'engrenage et de la roue à denture droite de petit diamètre 13 et la rotation de la roue à denture droite 14 est transmise à la roue à denture droite de grand diamètre 16 par l'intermédiaire de l'arbre 22 d'engrenage et de la roue à denture droite de petit diamètre 15. Enfin, la rotation du moteur électrique 6 est transmise à la roue à denture droite 16 du dernier étage, la vitesse de 15 rotation étant sensiblement réduite par les roues à denture droite des différents étages et le couple étant accru.

La tringlerie 30 comporte l'élément de manivelle 31 dont une extrémité est reliée en rotation à la roue à denture droite 16 du dernier étage par un axe 32, comme représenté clairement sur les figures 4 et 7. L'élément 31 de manivelle sert à convertir 20 un mouvement de rotation de la roue à denture droite 16 en un mouvement rectiligne et une extrémité d'une bielle 33 de suiveur de came est accouplée de manière rotative avec une extrémité de l'élément 31 de manivelle. La bielle 33 de suiveur de came est coudée dans sa partie médiane (ou intermédiaire) et des suiveurs de came 35 sont supportés de manière rotative par un arbre 36 de suiveur de came disposé sur le 25 coude, comme représenté clairement sur la Fig. 4. L'extrémité de l'élément 33 de basculeur est reliée de manière rotative par un arbre d'accouplement 43 à une extrémité d'un levier d'entraînement 41 faisant saillie depuis un arbre 40 de bras de serrage supporté de manière rotative par le corps 2. Le coude de la bielle 33 de suiveur de came est formé en coudant la bielle 33 sensiblement à angle droit ou 30 suivant un angle voisin d'un angle droit avec l'extrémité de la bielle 33 de suiveur de came en regard de l'extrémité du levier d'entraînement 41.

Comme représenté sur la Fig. 7, les suiveurs de came 35 se présentent sous la forme d'une paire de galets supportés à des extrémités opposées de l'arbre 36 de suiveur de came retenu par la bielle 33 de suiveur de came. Pour les suiveurs de 35 came 35, le corps 2 est pourvu d'un rail 37 ayant une paire de faces de rail de came 38 correspondant aux deux suiveurs de came 35 pour permettre à ces derniers 35 de rouler sur des trajectoires prédéterminées. Les faces du rail de came 38 s'étendent dans des directions rectilignes dans lesquelles l'extrémité de l'élément 31 de manivelle se déplace et prend des formes appropriées afin d'acquérir une force de 5 serrage prédéterminée, comme décrit plus loin. Concrètement, chaque face du rail de came 38 peut être globalement dotée d'une forme sensiblement rectiligne, comme représenté sur la Fig. 2, ou peut se présenter sous la forme d'une face de came rectiligne 38a constituant la plus grande partie de la longueur de la face du rail de came, suivie d'une face de came 38b de forme arquée ayant un grand rayon de 10 courbure ou une courbure épousant approximativement l'arc près d'une extrémité (partie générée par la force de serrage) comme représenté sur les figures 7 et 1.

L'arbre 40 du bras de serrage entraîné en rotation par le levier d'entraînement 41 comporte une extrémité 40a d'arbre faisant saillie depuis le corps 2 et constituée par un arbre angulaire et une extrémité basale du bras de serrage 44 est 15 montée à l'extrémité 40a de l'arbre, comme représenté sur la Fig. 8. L'arbre 40 du bras de serrage est monté de manière rotative sur le corps 2 par l'intermédiaire d'une paire de paliers 45a et 45b comme représenté sur la Fig. 5. Les paliers 45a et 45b sont montés dans des trous traversants formés dans des positions opposées des première et deuxième parties 2a et 2b du corps et sont retenus par des caches 46a et 20 46b fixés par des boulons aux parties 2a et 2b du corps.

Dans la tringlerie 30 ayant la structure ci-dessus, si la roue à denture droite 16 du dernier étage tourne et est entraînée sous l'action du mécanisme réducteur de vitesse 10 depuis une position représentée en traits mixtes dans une direction indiquée par une flèche jusqu'à une position indiquée par des traits pleins sur la Fig. 25 4, le mouvement de rotation est transmis sous la forme d'un mouvement rectiligne à l'élément 31 de manivelle. Comme l'autre extrémité de la bielle de suiveur de came 33 accouplée avec l'extrémité de l'élément 31 de manivelle est accouplée au levier d'entraînement 31 fixé à l'arbre 40 de bras de serrage, la bielle 33 de suiveur de came se rapproche d'une position représentée en traits pleins sur la Fig. 4, les suiveurs de 30 came 35 présents sur le coude de la bielle 33 venant au contact des faces du rail de came 38 et roulant sur lesdites faces du rail de came 38 du corps 37 de rail et la bielle 33 de suiveur de came tournant elle-même autour de l'arbre 36 de suiveurs de came tout en faisant tourner le levier d'entraînement 41 depuis une position représentée en traits mixtes jusqu'à une position représentée en traits pleins. De la sorte, le bras de serrage 44 est entraîné par l'arbre 40 de bras de serrage pour tourner sur une plage angulaire de 1350 représentée sur la Fig. 8.

La tringlerie 30 constituée par l'élément 31 de manivelle, la bielle 33 de suiveur de came et le levier d'entraînement 41 forme une genouillère pour maintenir 5 de manière stable la force de serrage du bras de serrage 44 conjointement avec les faces du rail de came 38 sur lesquelles roule le suiveur de came 35.

La Fig. 8 représente une situation dans laquelle une pièce à usiner W placée sur une table de serrage T est serrée à l'aide du dispositif électrique de serrage 1 et illustre des configurations dans lesquelles le bras de serrage 44 est dans une position 10 de serrage (position entièrement fermée du bras de serrage), 30 avant la position, et 135 avant la position de serrage (dans une position entièrement ouverte du bras de serrage).

La Fig. 9 illustre une relation entre le couple de sortie et la vitesse du bras de serrage pour des angles de bras compris entre la position entièrement ouverte (0 ) 15 et la position entièrement fermée (135 ) du bras de serrage lorsque les faces du rail de came 38 du corps 37 de rail présent dans le dispositif électrique de serrage 1 comporte les faces de came 38a et 38b comme représenté sur les figures 4 et 7. La Fig. 10 présente le couple de sortie et la vitesse du bras de serrage pour les derniers angles de bras 5 avant que le bras de serrage 44 n'atteigne la position entièrement 20 fermée avec un axe horizontal indiquant un angle de bras avec une échelle graduée agrandie de l'angle.

Le dispositif électrique de serrage utilisé pour mesurer le couple de sortie et la vitesse est constitué par le dispositif représenté sur la Fig. 8 sur laquelle la distance entre une partie de serrage à l'extrémité du bras de serrage 44 et un axe de rotation du 25 bras de serrage 44 est de 76,2 mm et la puissance délivrée par le moteur électrique est de 1 00 watts.

En référence à la Fig. 9, la vitesse moyenne du bras de serrage depuis la position entièrement ouverte jusqu'à la position entièrement fermée est d'environ 1350/seconde. Alors que la vitesse est inférieure à la vitesse moyenne aux abords de 30 la position entièrement ouverte, la vitesse augmente à mesure qu'augmente l'angle du bras depuis la position entièrement ouverte, atteint la valeur maximale avec un angle de bras d'environ 90 , diminue brusquement jusqu'à ce que le bras atteigne une position (l'angle de bras d'environ 132 ) précédant immédiatement la position entièrement fermée, et est très faible mais stable lorsque l'angle de bras dépasse 35 l'angle d'environ 1320 près de la position de serrage (cf. Fig. 10). C'est cela, et le fait qu'il faut seulement une seconde au bras de serrage pour tourner de la position entièrement ouverte à la position entièrement fermée, qui est très souhaitable comme manoeuvre du bras de serrage.

En ce qui concerne le couple de sortie du bras de serrage, alors que le 5 couple de sortie moyen depuis la position entièrement ouverte jusqu'à la position entièrement fermée est de 42,4 N*m, ce qui est très faible, le couple augmente brusquement juste avant la position entièrement fermée (angle de bras d'environ 1320) (cf. Fig. 10). Cette variation du couple de sortie est très souhaitable comme couple du bras de serrage, et il est possible de serrer la pièce avec une grande force 10 même si le moteur est petit et produit un faible couple.

Comme décrit plus haut, si chacune des faces du rail de came 38 du corps 37 de rail est constituée par la face de came rectiligne 38a et la face de came courbe 38b ayant la forme d'arc à grand rayon de courbure ou la courbure épousant approximativement l'arc comme représenté sur les figures 4 et 7, le couple de sortie 15 stable et élevé peut être obtenu juste avant la position complètement fermée du bras de serrage 44. Cependant, en modifiant la forme de chacune des faces du rail de came 38, il est possible de régler librement le couple de sortie. Les faces du rail de came 38 peuvent être facilement modifiées en remplaçant le corps 37 de rail par un corps ayant d'autres faces du rail de came.

Les figures 11 et 12 servent à expliquer des différences d'état de la tringlerie roulant aux abords de la position de serrage ainsi que des différences de force de serrage résultant d'une différence dans les faces du rail de came. La Fig. 11 illustre la manière dont la tringlerie roule sur les derniers angles de bras de 50 (131 à 135') avant d'atteindre la position de serrage de la tringlerie 30 dans le cas o le corps 37 25 de rail comportant les faces de came 38a et 38b selon la forme de réalisation cidessus est utilisé et la Fig. 12 représente la manière similaire dont la tringlerie roule, mais dans le cas o on utilise des faces du rail de came rectilignes 38.

La Fig. 13 présente des forces de serrage dans les cas des figures 11 et 12 l'une par rapport à l'autre, une courbe CI indiquant la force de serrage dans le cas de 30 la Fig. 11 et une courbe C2 indiquant la force de serrage dans le cas de la Fig. 12. Sur la Fig. 13, le cas de la courbe CI a une tendance similaire au cas de la Fig. 10, mais il peut être compris d'après la Fig. 11 que la force de serrage est sensiblement constante après l'angle de bras de 1320, car chacune des faces du rail de came 38 comporte la face de came 38b en forme d'arc formée successivement depuis la face de came 35 rectiligne 38a de façon à être légèrement en retrait par rapport à la face de came 38a.

Dans le cas de la courbe C2, la force de serrage augmente brusquement à partir de l'angle de bras d'environ 134 . Par conséquent, on peut comprendre que la force de serrage, c'est-à-dire le couple de sortie peut être réglé arbitrairement en modifiant légèrement les faces du rail de came.

Ensuite, on va décrire un mécanisme de frein 50, un mécanisme d'actionnement manuel 55 et autres employés avec le dispositif électrique de serrage 1.

Le mécanisme de frein 50 présent sur le dispositif électrique de serrage 1 sert à maintenir le bras de serrage 44 dans une configuration ouverte. Autrement dit, 10 lorsque le bras de serrage 44 est ouvert, la position du bras de serrage 44 est détectée par un capteur de position qui sera décrit plus loin et le bras de serrage 44 est arrêté par un frein dynamique du moteur électrique 6 lorsque le bras de serrage 44 atteint une position donnée. Après l'arrêt du bras de serrage 44, le bras de serrage 44 estretenu par le mécanisme de frein 50.

Comme représenté clairement sur la Fig. 4, le mécanisme de frein 50 comprend un sabot 51 de frein en matière tendre, disposé pour entrer partiellement entre des dents de la roue à denture droite de grand diamètre 12 en prise avec la première roue à denture droite 11 du mécanisme réducteur de vitesse 10, et un électroaimant 52 pour entraîner le sabot de frein dans des directions telles que le 20 sabot de frein arrive au contact des dents de la roue à denture droite 12 et s'écarte des dents. Lorsque le bras de serrage 44 est dans une configuration ouverte, le mécanisme de frein 50 pousse le sabot 51 de frein contre des dents de la roue à denture droite 12 pour limiter le mouvement du bras de serrage 44. Le sabot 51 de frein peut par exemple être constitué par un corps élastique analogue à du 25 caoutchouc. Le mécanisme de frein 50 ayant une telle structure, il est possible d'obtenir une opération de freinage stable même si la position d'arrêt du bras de serrage 44 change.

Dans le dispositif électrique de serrage 1, l'arbre 21 d'engrenage de la deuxième roue à denture droite 12 en prise avec la première roue à denture droite 11 30 du mécanisme réducteur de vitesse 10 est pourvu du mécanisme d'actionnement manuel 55 pour faire tourner manuellement la roue à denture droite 12. Le mécanisme d'actionnement manuel 55 est formé en amenant l'extrémité de l'arbre 21 d'engrenage à se trouver en face d'un petit trou ménagé dans le cache 27a de l'extrémité d'arbre et constituant une partie de verrouillage 56 constituée par une 35 rainure ou analogue, dans laquelle une extrémité d'un outil manuel tel qu'un tournevis est insérée jusqu'à l'extrémité de l'arbre comme représenté sur les figures 4, 6 et 8. Comme le mécanisme d'actionnement manuel 55 est disposé sur l'arbre d'engrenage près du moteur électrique 6, il est facile d'entraîner manuellement le bras de serrage 44 à l'aide du tournevis ou autre en cas de panne de courant ou de défaut 5 de fonctionnement. Lorsque, par exemple, le bras de serrage 44 s'arrête avec la pièce à usiner serrée, il est possible de faire tourner manuellement le bras de serrage 44 pour supprimer la configuration de serrage.

En outre, si nécessaire, le dispositif électrique de serrage 1 peut être pourvu de moyens de signalisation 60 pour indiquer un état de rotation de l'arbre 40 de bras 10 de serrage, comme représenté sur la Fig. 8. Le moyen de signalisation 60 est formé en amenant une extrémité de l'arbre 23 d'engrenage de la roue à denture droite 16 du dernier étage du mécanisme réducteur de vitesse 10 à se trouver en face d'un petit trou ménagé dans le cache 29a, ce qui constitue un repère 61 pour l'extrémité de l'arbre, et en prévoyant une échelle graduée d'angles 62 pour lire un angle de rotation 15 de l'indicateur 61 par rapport au pourtour de l'extrémité de l'arbre sur la partie 2a du corps. L'indicateur 61 peut être constitué par un creux ou une saillie rectiligne ou une flèche formée dans une face d'extrémité de l'arbre 23 d'engrenage. Un repère 63 de la Fig. 8 désigne un connecteur commun d'alimentation électrique auxiliaire.

En référence à la Fig. 14, on va décrire maintenant un système de 20 commande du dispositif électrique de serrage 1.

Le dispositif électrique de serrage 1 est pourvu d'une unité de commande 70 pour commander l'entraînement de l'arbre 40 de bras de serrage à l'aide du moteur électrique 6, le fonctionnement du mécanisme de frein 50 et autres et pour exécuter l'indication requise d'une opération (cf. Fig. 4).

Pour la commande par l'unité de commande 70, le dispositif électrique de serrage 1 est pourvu d'un capteur 65 de position servant à détecter une position de rotation de l'arbre 40 de bras de serrage près de la roue à denture droite 11 fixée à l'arbre de sortie 6a du moteur électrique 6. Le capteur 65 de position détecte la position du bras de serrage 44 d'après le nombre d'impulsions en comptant le nombre 30 de passages des dents de la roue à denture droite i1.

L'unité de commande 70 est connectée à un séquenceur ou analogue disposé indépendamment, par l'intermédiaire d'un connecteur 71 de signal d'entrée et d'un connecteur 72 de signal de sortie, comme représenté sur la Fig. 4 sur laquelle une configuration de montage sur le corps 2 est représentée et sur un schéma de principe 35 de la Fig. 14 sur lequel est illustré le principe de la structure. Un signal pour commander le dispositif électrique de serrage 1 est appliqué via le connecteur 71 de signal d'entrée et un signal pour confirmer l'ouverture/la fermeture du bras de serrage est délivré via le connecteur 72 de signal de sortie. L'unité de commande 70 comprend un microprocesseur auquel les connecteurs 71 et 72 sont connectés par 5 l'intermédiaire d'une interface d'entrée/sortie. Le capteur 65 de position est connecté au microprocesseur par l'intermédiaire de l'interface d'entrée/sortie et la position du bras de serrage 44 est communiquée au microprocesseur par l'intermédiaire de l'interface. Un tableau de commande 73 est connecté au microprocesseur par l'intermédiaire de l'interface d'entrée/sortie. Le tableau de commande 73 est pourvu 10 de moyens de réglage pour établir divers états, et de moyens de signalisation pour signaler divers états de marche, anomalies, conditions, et autres du système électrique de serrage 1, comme décrit plus loin.

Un détecteur de tension à la volée servant à vérifier si une tension appropriée est utilisée et une mémoire vive servant à stocker divers types 15 d'informations sont ajoutés dans le microprocesseur. A l'aide de ce microprocesseur, l'entraînement, l'arrêt et le changement de sens de rotation du moteur électrique 6 sont commandés par un circuit d'entraînement du moteur. A cet instant, un courant servant à exciter le moteur électrique 6 est détecté dans un circuit de détection de courant et est réinjecté dans le microprocesseur pour commander le moteur électrique 20 6. Un signal est également délivré à un électroaimant 52 du mécanisme de frein 50 pour arrêter la rotation de l'arbre 40 de bras de serrage par l'intermédiaire du circuit d'entrée ou d'entraînement du moteur.

Un signal envoyé au circuit d'entraînement du moteur par le microprocesseur pour commander le moteur électrique 6 et l'électroaimant 52 est 25 délivré d'après le signal émis par le capteur 65 de position, une valeur donnée du moyen de réglage du tableau de commande 73, un signal fourni par la mémoire vive ou le signal venant du connecteur de signal d'entrée 71. Par exemple, il est détecté, d'après le signal émis par le capteur 65 de position, que le bras de serrage a atteint la position de serrage ou une position de bras ouvert, et le moteur électrique 6 est arrêté 30 ou l'électroaimant 52 est mis en marche.

D'autre part, le tableau de commande 73 est pourvu de différents types de moyens de réglage et indicateurs. Comme moyens de réglage, il y a un commutateur d'ouverture manuelle 74 et un commutateur de fermeture manuelle 75 à l'aide desquels un ouvrier ouvre et ferme manuellement le bras de serrage 44, un sélecteur 35 d'angle 76 par lequel l'ouvrier fixe un angle d'ouverture du bras de serrage 44 lorsque le bras de serrage 44 revient, un sélecteur de sortie 77 par lequel l'ouvrier peut régler une force de serrage totale depuis la configuration ouverte jusqu'à un état précédant de 50 la configuration fermée du bras de serrage 44, etc. Comme moyens indicateurs, il existe plusieurs voyants lumineux (diodes luminescentes) 81 à 87 pour indiquer 5 des conditions de fonctionnement et des anomalies du bras de serrage 44. Ces voyants lumineux sont présents sur un tableau de diodes luminescentes 67 dans un capot 66 de l'unité de commande monté sur un bord latéral du corps 2 sur la Fig. 4, l'émission de lumière par les voyants lumineux pouvant être constatée à travers le capot 66 de l'unité de commande. Par exemple, le voyant lumineux 81 fourni une 10 indication en contrôlant le connecteur commun d'alimentation électrique auxiliaire, les voyants lumineux 82 et 83 fournissent des indications en contrôlant l'entrée d'un signal d'ouverture et d'un signal de fermeture du bras de serrage 44, les voyants lumineux 84 et 85 fournissent des indications en contrôlant la venue du bras de serrage dans la position ouverte et la position fermée, et les voyants lumineux 86 et 15 87 servent à indiquer diverses anomalies en s'allumant, s'éteignant, clignotant rapidement, clignotant lentement, etc. Comme représenté sur la Fig. 4, dans le capot 66 de l'unité de commande sur le bord latéral du corps 2, une carte 68 d'unité centrale faisant partie du microprocesseur et une carte 69 de circuit d'excitation formant le moyen d'excitation 20 du moteur dans l'unité de commande 70 sont logées avec la carte 67 de diodes électroluminescentes.

L'unité de commande 70 ayant la structure ci-dessus, il est possible de commander le moteur électrique 6 et le mécanisme de frein 50 à l'aide du microprocesseur d'après des programmes stockés dans la mémoire vive.

Claims (10)

Revendications

1. Dispositif électrique de serrage (1), caractérisé en ce qu' un moteur électrique (6), un mécanisme réducteur de vitesse (10) 5 comportant plusieurs étages de roues à denture droite pour réduire la vitesse de rotation du moteur électrique (6), une tringlerie (30) accouplée au mécanisme réducteur de vitesse (10), et un arbre (40) de bras de serrage sur lequel est monté un bras de serrage (44) accouplé à la tringlerie (30) sont fixés sur un corps (2), la tringlerie (30) comportant un élément de manivelle (31) qui, à une 10 extrémité de celui-ci, est accouplé de manière rotative à un engrenage de manivelle constitué par une roue à denture droite (16) du dernier étage du mécanisme réducteur de vitesse (10) et qui convertit un mouvement de rotation de la roue à denture droite (16) en mouvement rectiligne, une bielle de suiveur de came (33) accouplée de manière rotative à une extrémité de l'élément de manivelle (31) et coudée dans une 15 partie intermédiaire de façon qu'un suiveur de came (35) se déplaçant sur une face d'un rail de came (38) présent sur le corps (2) soit supporté de manière rotative sur le coude, et un levier d'entraînement (41) faisant saillie depuis l'arbre (40) de bras de serrage pour être accouplé à une extrémité de la bielle de suiveur de came (33), et la tringlerie (30) formant une genouillère pour maintenir de manière stable 20 une force de serrage du bras de serrage (44) conjointement avec la face du rail de came (38).

2. Dispositif électrique de serrage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face du rail de came (38) est constituée par une face de came linéaire (38a) 25 occupant la plus grande partie de la longueur de la face du rail de came (38) et une face de came courbe (38b) en forme d'arc à grand rayon de courbure ou en forme de courbe épousant approximativement l'arc près d'une extrémité de la face du rail de came (38).

3. Dispositif électrique de serrage (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face de came courbe (38b) est à un emplacement o le suiveur de came (35) roule sur une plage de 50 précédant immédiatement une position de serrage finale du bras de serrage (44).

4. Dispositif électrique de serrage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face du rail de came (38) est sensiblement constituée par une face de came rectiligne (38 a).

5. Dispositif électrique de serrage (1) selon la revendication 2 ou 4, caractérisé en ce que le suiveur de came (35) est constitué par une paire de galets supportés à des extrémités opposées d'un arbre (36) de suiveur de came disposé sur la bielle de suiveur de came (33) et se déplaçant tout en roulant sur la face du rail de came (38).

6. Dispositif électrique de serrage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un mécanisme de frein (50) servant à retenir le bras de serrage (44) dans une position d'ouverture, le mécanisme de frein (50) comportant un sabot (51) de frein en matière tendre disposé de façon à pénétrer partiellement entre 15 les dents d'une roue à denture droite de grand diamètre (12) du mécanisme réducteur de vitesse (10) en prise avec une roue à denture droite de petit diamètre (11) fixée à un arbre de sortie (6a) du moteur électrique (6), et un électroaimant (52) pour entraîner le sabot (51) de frein dans des directions telles que le sabot (51) de frein arrive au contact des dents de la roue à denture droite (12) et s'écarte desdites dents. 20

7. Dispositif électrique de serrage (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le sabot (51) de frein est un corps élastique analogue à du caoutchouc.

8. Dispositif électrique de serrage (1) selon la revendication 1, caractérisé en 25 ce qu'une extrémité d'un arbre (31) d'engrenage de la roue à denture droite de grand diamètre (12) du mécanisme réducteur de vitesse (10) en prise avec la roue à denture droite de petit diamètre (11) fixée à l'arbre de sortie (6a) du moteur électrique (6) est amenée à être en regard de l'extérieur du corps (2) et une partie de verrouillage destinée à être tournée sous l'action d'un outil manuel est présente à l'extrémité de 30 l'arbre pour permettre un actionnement manuel du bras de serrage (44).

9. Dispositif électrique de serrage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une extrémité d'un arbre de roue à denture droite du dernier étage du mécanisme réducteur de vitesse (10) est amenée à être en regard de l'extérieur du 35 corps (2), un témoin (61) est disposé à l'extrémité de l'arbre et une échelle à graduation d'angles (62) pour lire un angle de rotation du témoin (61) est disposée sur le corps (2) pour constituer un moyen de signalisation pour signaler un état de rotation de l'arbre (40) de bras de serrage.

10. Dispositif électrique de serrage (1) selon la revendication 1, comprenant en outre une unité de commande servant à commander le fonctionnement du dispositif (1), caractérisé en ce qu'un connecteur de signal d'entrée (71) auquel est appliqué un signal pour commander le dispositif électrique de serrage (1), un connecteur de signal de sortie (72) depuis lequel un signal servant à confirmer 10 l'ouverture/la fermeture du bras de serrage (44) est délivré à l'extérieur, un capteur de position (65) servant à envoyer un signal de position du bras de serrage (44), des moyens de réglage pour établir diverses conditions d'entramnement, et un tableau de commande (73) pourvu de moyens de signalisation pour signaler divers états de fonctionnement et anomalies sont connectés à un microprocesseur présent dans 15 l'unité de commande (70) par l'intermédiaire d'une interface d'entrée/sortie, et le moteur électrique (6) dont l'entramement, l'arrêt, le changement de sens de rotation sont commandés et un électroaimant (52) d'un mécanisme de frein (50) servant à retenir le bras de serrage (44) dans une position d'ouverture sont connectés au microprocesseur par l'intermédiaire d'un circuit d'entraînement du moteur.