FR2995544A1 - Broche a serrage rapide - Google Patents

Abstract

Une broche à serrage rapide comprenant un corps de broche (1) muni d'un organe de serrage (10) à une de ses extrémités, une tige de commande (2) de l'application/retrait de l'organe de serrage (10), contenue dans le corps de broche (1), et un organe (3) de manoeuvre et de commande de l'organe de serrage (10) placé à l'autre de ses extrémités sur un épaulement de serrage (11) d'une ou plusieurs pièces à serrer. La broche comporte un organe de commande simultanée (30) de l'application/retrait de l'organe de serrage (10) et de serrage/desserrage progressif des pièces entre l'organe de serrage (10) et un support de serrage (S). Application à l'outillage manuel ou automatique.

Description

L'invention est relative à une broche à serrage rapide, spécialement adaptée à l'assemblage par serrage de pièces mécaniques sensiblement planes. L'assemblage de pièces mécaniques au moyen de broches, 5 telles que des broches à billes de serrage par exemple, est connu, notamment dans le domaine de la construction de machines outils. Ce type de broche comprend, habituellement, un corps de broche muni de plusieurs billes de serrage extractibles radialement venant engager un épaulement, suite 10 à l'extraction radiale partielle des billes de serrage, sur commande par l'intermédiaire d'une tige de commande de l'extraction et/ou du retrait radial des billes de serrage, en vue de l'engagement respectivement de la libération des billes de serrage de cet épaulement. 15 De manière pratique, la tige de commande est consti- tuée par une vis latérale, oblique vis-à-vis de l'axe longitudinal de la broche, cette vis devant être actionnée manuellement, le cas échéant au moyen d'un outil, pour assurer le montage respectivement le démontage de la broche 20 porteuse d'un outil de coupe ou d'usinage de la platine porte outils équipant la machine-outil. Les billes de serrage sont actionnées radialement par l'intermédiaire d'une bille de transmission d'effort. Pour une description plus détaillée d'une telle broche 25 à billes de serrage, on pourra utilement se reporter au brevet US 3498653 délivré le 3 mars 1970. Un tel type de broche donne satisfaction, dans la mesure où les billes extractibles radialement permettent d'assurer une fixation satisfaisante des broches porte30 outils sur les platines des machines-outils. Toutefois, l'installation de ces broches sur des platines porte outils multiples s'avère consommatrice de temps, dans la mesure où le vissage-dévissage de la vis ap- paraît peu rapide et s'ajoute à l'opération de positionnement de la broche, notamment lors de la nécessité de procéder à un changement d'outil en cours de processus de fabrication.

Plus récemment, un perfectionnement consistant à ra- tionaliser les étapes de montage/démontage des broches de ce type a été proposé par le brevet US 4135418 délivré le 23 janvier 1979. Dans ce but, la structure générale de la broche à bil10 les de serrage a été modifiée de façon à exercer un effort d'actionnement de la bille de transmission d'effort, selon l'axe longitudinal de la broche, ceci afin de faciliter le montage/démontage et la mise en opération de cette dernière, par simple insertion longitudinale dans un logement. 15 L'effort précité est exercé par une tige repoussée par des rondelles Belleville, lors de l'engagement d'une tête de broche portant la bille de transmission d'effort et les billes de serrage, ainsi que l'outil à monter, dans ce logement. La commande de la libération des billes de serrage 20 doit toutefois être effectuée par l'intermédiaire d'un circuit hydraulique, libérant la contrainte exercée par les rondelles Belleville et finalement les billes de serrage et l'outil. Ce dispositif donne satisfaction, mais reste d'une 25 utilisation limitée au montage d'outils de coupe ou d'usinage sur les platines de machines-outils, pour lesquels la liaison par serrage doit être effective ou relâchée. La présente invention a pour objet la mise en oeuvre d'une broche à serrage rapide progressif, plus particuliè30 rement destinée à l'assemblage, notamment manuel, de pièces mécaniques sensiblement planes. La notion de pièces sensiblement planes recouvre toute pièce mécanique de forme quelconque comportant au moins deux méplats en vis à vis et dans lesquels un orifice de fixation traversant ces derniers peut, si nécessaire, être ménagé. En particulier, un objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'une broche à serrage rapide progressif, grâce à laquelle, en raison de l'application successive d'un blocage puis d'un serrage progressif, l'effort de serrage appliqué sur au moins l'une des pièces planes peut être gradué. Un autre objet de la présente invention est en outre la mise en oeuvre d'une broche à serrage rapide progressif, grâce à laquelle le serrage des pièces peut être appliqué soit entre un organe de serrage et un support des pièces planes à serrer, soit entre cet organe de serrage, constitué par des billes extractibles, et un épaulement de la broche à serrage rapide. Un autre objet de la présente invention est également la mise en oeuvre d'une broche à serrage rapide progressif à action manuelle, grâce à laquelle l'épaisseur de serrage des pièces mécaniques planes à assembler peut être ajustée.

La broche à serrage rapide, objet de la présente invention, comporte un corps de broche muni d'au moins un organe de serrage à une de ses extrémités, une tige de commande et de poussée de l'application et/ou au retrait de l'organe de serrage, contenue dans le corps de broche, et un organe de manoeuvre et de commande de cet organe de serrage placé à l'autre extrémité du corps de broche pour être appliqué sur un support de serrage d'une ou plusieurs pièces à serrer. Elle est remarquable en ce que ladite broche comporte au moins un organe de commande simultanée apte à l'application et/ou au retrait de l'organe de serrage et au serrage/desserrage progressif des pièces entre l'organe de serrage en position d'application/retrait et ledit support de serrage. La broche à serrage rapide, objet de l'invention, est également remarquable en ce que l'organe de commande simultanée comporte au moins un bouton de manoeuvre par commande tourner-pousser placé sur la tige de commande et de poussée de l'organe de serrage, l'ensemble bouton de manoeuvre-tige de commande et de poussée étant placé sur ladite autre extrémité du corps de broche et monté sur ce dernier par l'intermédiaire d'un ressort de rappel.

La broche à serrage rapide, objet de l'invention, est également remarquable en ce qu'un plateau de serrage est monté sur l'organe de manoeuvre et de commande et un plateau de poussée est monté sur la tige de commande de l'application et/ou du retrait de l'organe de serrage, lesdits plateaux étant coaxiaux et présentant en vis-à-vis des rampes aptes à les écarter l'un de l'autre lorsque l'un subit un mouvement de rotation par rapport à l'autre. La broche à serrage rapide selon l'invention est en outre remarquable en ce qu'elle comprend des moyens de 20 blocage en rotation de la tige de commande de l'application et/ou du retrait de l'organe de serrage. La broche à serrage rapide selon l'invention est en outre remarquable en ce que lesdits moyens de blocage comprennent une vis logée dans le corps de broche et 25 engagée dans une rainure de la tige. La broche à serrage rapide selon l'invention est en outre remarquable en ce que qu'elle comprend des moyens d'engagement/désengagement en rotation du bouton de manoeuvre par rapport au corps de broche. 30 La broche à serrage rapide selon l'invention est en outre remarquable en ce que lesdits moyens d'engagement/désengagement comprennent au moins un tenon solidaire de l'un des organes constitués par le bouton de manoeuvre et le corps de broche, et une encoche formée sur l'autre organe constitué par le bouton de manoeuvre et le corps de broche. La broche à serrage rapide selon l'invention est en outre remarquable en ce que, les pièces à assembler étant munies chacune d'un orifice de serrage dans lequel le corps de broche est engagé, l'organe de serrage est constitué par un corps de broche muni d'au moins une bille de serrage à une de ses extrémités, la tige de commande de l'application et/ou du retrait de l'organe de serrage est constitué par une tige de commande de l'extraction et/ou du retrait radial de chaque bille de serrage, l'organe de commande simultanée de l'application et/ou du retrait de l'organe de serrage formant un organe de commande simultanée de l'extraction et/ou du retrait des billes de serrage et du serrage/desserrage progressif des pièces planes entre les billes de serrage en position d'extraction/retrait et un épaulement de serrage. La broche à serrage rapide, objet de l'invention, est 20 également remarquable en ce que la liaison mécanique entre l'extrémité de la tige de poussée exerçant l'extraction/retrait des billes de serrage comprend au moins une bille de transmission d'effort contenue dans un logement ménagé à l'extrémité du corps de broche comportant 25 les billes de serrage, ladite bille de transmission d'effort étant en contact mécanique, d'une part, avec l'extrémité de la tige de commande, et, d'autre part, avec les billes de serrage engagées chacune dans un orifice d'extraction/retrait ménagé sur la paroi latérale 30 d'extrémité du corps de broche. La broche à serrage rapide, selon l'invention, est enfin remarquable en ce que le corps de broche comprend, au voisinage de l'épaulement de serrage, un filetage spéci- figue ménagé sur la surface latérale du corps de broche, et, un écrou engagé sur le filetage spécifique formant un épaulement de serrage réglable en distance, vis-à-vis de l'extrémité du corps de broche comportant les billes de serrage. La broche à serrage rapide objet de l'invention est également remarquable en ce que l'organe de serrage est constitué par une vis à patin montée dans un alésage ménagé selon l'axe longitudinal de symétrie de la tige de com- mande. La broche à serrage rapide objet de l'invention est également remarquable en ce que le corps dé broche est formé d'une partie femelle et d'une partie mâle, complémentaires, la partie mâle amovible pouvant être substituée pour former soit une broche à vis à patin, soit une broche à billes. La broche à serrage rapide, objet de l'invention, trouve application à l'assemblage provisoire ou permanent de pièces mécaniques, notamment planes ou sensiblement planes, les plus diverses, en particulier de pièces mécaniques pouvant présenter des valeurs de résistance à la compression sensiblement différentes. Elle sera mieux comprise à la lecture de la description et à l'observation des dessins ci-après, dans 25 lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un mode de mise en oeuvre de la broche à serrage rapide objet de l'invention ; - la figure 2 est une vue de côté de cette broche ; 30 - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne AA de la figure 2 ; et - la figure 4 est une vue en coupe illustrant une utilisation de cette broche.

En référence aux dessins, la broche à serrage rapide, objet de l'invention, comprend un corps de broche, ici cylindrique, 1 muni d'au moins d'un organe de serrage 10 à une de ses extrémités la.

La broche à serrage rapide, selon l'invention, comporte en outre une tige de commande et de poussée 2 permettant la commande de l'application et/ou du retrait de l'organe de serrage 10, la tige de commande et de poussée 2 étant sensiblement contenue dans le corps de broche 1. Elle comporte en outre un organe 3 de manoeuvre et de commande de l'organe de serrage 10. L'organe 3 de manoeuvre et de commande est placé à l'autre lb des extrémités du corps de broche cylindrique 1, sur un épaulement de fixation 11 à un support S-d'une ou plusieurs pièces à serrer.

Selon un aspect remarquable de la broche à serrage rapide objet de l'invention, les pièces à assembler 4 étant placées entre l'organe de serrage 10 et le support S, l'organe 3 de manoeuvre et de commande de l'application/retrait de l'organe de serrage 10 forme un organe de commande simultanée de l'extraction et/ou du retrait de ce dernier et du serrage/desserrage progressif des pièces 4, ici planes, entre l'organe de serrage 10 et le support de serrage S. Une description plus détaillée de l'organe de commande 25 simultanée 3 sera maintenant donnée. À l'observation des figures, on constate que l'organe de manoeuvre et de commande 3 peut comporter de préférence un organe, levier ou bouton de manoeuvre 30, par commande tourner-pousser, placé sur la tige de commande 2 et de 30 poussée 2 de l'organe de serrage 10. L'ensemble organe ou bouton de manoeuvre 30-tige de poussée 2 est placé sur l'autre lb des extrémités du corps de broche 1 et monté sur ce dernier par l'intermédiaire d'un ressort de rappel 21.

En outre, l'organe de commande simultanée 3 comprend un plateau de serrage 101 solidaire de cet organe de commande, tandis que la tige de commande et de poussée 2 supporte solidairement, en vis-à-vis du plateau de serrage 101, un plateau de poussée 102. Les deux plateaux 101 et 102, présentent, face à face, chacun deux rampes hélicoïdales, respectivement 103 et 104, de sorte que la position angulaire respective des plateaux de poussée et de serrage détermine leur écartement axial.

Par ailleurs, un couvercle 105 de corps de broche comporte deux tenons 106, en saillie à l'intérieur du corps 1 lorsque le couvercle est vissé sur le corps à l'aide de vis 107. Chaque tenon 106 est agencé pour s'engager dans une encoche 108 du plateau de serrage 101.

Enfin, la tige 2 forme une rainure longitudinale 109 dans laquelle est engagée une vis 110 vissée dans le corps de broche 1, pour empêcher toute rotation de la tige 2 tout en permettant son coulissement longitudinal. Lorsque le bouton de manoeuvre 30 est enfoncé dans l'axe de la broche, le plateau de serrage 101 est libéré des tenons 106 et peut donc tourner autour de l'axe de la broche. Les plateaux 101 et 102 s'écartent alors pour provoquer le serrage, du fait que le plateau 102 ne peut pas tourner. Le sommet des tenons 106 constitue des butées d'appui anti-recul pour le plateau 101. Ainsi qu'on pourra l'observer sur la figure 4, la broche de serrage rapide objet de l'invention peut être montée dans un orifice de montage SO ménagé dans le support S et fixé à ce dernier par l'intermédiaire d'un écrou la.

Lors de la manoeuvre de l'organe ou bouton de manoeuvre 30, la ou les pièces à serrer sont soumises à l'effort de serrage entre l'épaulement de fixation 11 et la face supérieure de la base du support S.

Un premier mode de mise en oeuvre est plus particulièrement destiné à l'assemblage de pièces planes munies chacune d'un orifice de serrage dans lequel le corps de broche 1 est engagé.

Dans ce mode de mise en oeuvre, le corps de broche 1, cylindrique, comporte à une de ses extrémités au moins une bille de serrage constituant l'organe de serrage 10. On comprend par exemple qu'afin d'assurer un bon maintien de l'assemblage des pièces, la broche, objet de l'invention, est, de préférence, équipée d'une pluralité de billes, trois billes réparties à 120° dans un plan orthogonal à l'extrémité porteuse des billes de serrage. De même, la tige de commande .2 de l'application et/ou du retrait de l'organe de serrage est constituée par une tige de commande de l'extraction et/ou du retrait radial de chaque bille de serrage 10. Ainsi, l'organe de commande simultanée 3 de l'application et/ou du retrait de l'organe de serrage forme un organe de commande simultanée de l'extraction et/ou du retrait des billes de serrage 10 et du serrage/desserrage progressif des pièces entre les billes de serrage 10, en position d'extraction/retrait, et l'épaulement 11, constituant un épaulement de serrage. On comprend en particulier que l'extraction des billes de serrage 10 est partielle et exécutée au travers de l'orifice d'extraction 14 de chacune de celles-ci, afin de permettre le maintien en position fixe de chaque bille de serrage extraite, par exemple par l'intermédiaire d'un joint de maintien. De manière classique, la liaison mécanique entre l'extrémité de la tige de poussée 2 exerçant l'extraction/ retrait des billes de serrage comprend par exemple une bille de transmission d'effort 20, contenue dans un logement aménagé à l'extrémité la du corps de broche 1 compor- tant également les billes de serrage 10. La bille de transmission d'effort 20 est en contact mécanique, d'une part, avec l'extrémité de la tige de commande 2, et d'autre part, avec les billes de serrage 10 engagées chacune dans l'orifice d'extraction retrait 14 correspondant, ménagé sur la paroi latérale d'extrémité du corps de broche 1. Grâce à la mise en oeuvre des rampes de serrage 103 et 104, on comprend que le serrage est progressif par exécution du blocage des pièces à assembler, puis par appli- cation, du fait de la rotation du bouton 30 autour de son axe de rotation, d'une force 'd'assemblage sensiblement croissante, en raison des rampes de serrage, par l'intermédiaire de l'épaulement de serrage 11. Une variante non limitative du premier mode de mise en 15 oeuvre de la broche à serrage rapide objet de l'invention, telle qu'illustrée à la figure 4, est maintenant donnée. Dans le mode de mise en oeuvre précité, le corps de broche 1 est muni, au voisinage de l'épaulement de serrage 11, d'un filetage spécifique 12 ménagé sur la surface la-'20 térale du corps de broche 1. En outre un écrou 13 formant molette de réglage est engagé sur le filetage spécifique 12, de façon à former un épaulement de serrage réglable en distance, vis-à-vis de l'extrémité du corps de broche 1 comportant les billes de serrage 10. La molette de réglage 25 13 peut être constituée comme une molette micrométrique. En référence à la figure 4, on comprend que le vissage et/ou le dévissage de l'écrou 13 formant molette de réglage permet de déplacer ce dernier pour régler la distance de serrage, en fonction de l'épaisseur totale des piècés à as- 30 sembler. Il est ainsi possible, grâce à la mise en oeuvre de la broche à billes à serrage rapide, objet de l'invention, d'assurer l'assemblage de pièces d'épaisseur différente avec la même broche et en particulier de prendre en compte des pièces dont la résistance à l'effort de compression est différente. Selon un deuxième mode de mise en oeuvre, non représenté aux dessins, de la bride de serrage rapide objet de l'invention, l'organe de serrage 10 est constitué par une vis à patin. La vis est montée dans un alésage ménagé selon l'axe longitudinal de symétrie de la tige de commande 2. Ce patin est destiné à exercer l'effort de serrage sur la ou les pièces à serrer.

Une représentation d'un processus d'assemblage de piè- ces planes 4 et 5 au moyen d'une broche à serrage rapide, constituant une broche à billes, selon l'invention, est donnée en figure 4. On procède à l'alignement des orifices d'assemblage 15 des pièces 4 et S puis à l'introduction du corps de broche 1 au travers des orifices d'assemblage alignés, de façon à traverser totalement l'empilement des pièces précitées. La manoeuvre du bouton de commande 30 par commande tourner-pousser permet d'assurer le blocage des pièces par ex- 20 traction radiale partielle des billes de serrage 10 puis par application de la force de serrage- adaptée par l'intermédiaire des rampes de serrage. Le désassemblage des pièces, lorsque l'assemblage ne doit pas être permanent, peut être effectué par les opérations inverses.

25 Enfin, le corps de broche 1 peut être avantageusement formé, dans sa partie voisine de l'organe de serrage 10, par deux parties complémentaires, femelle, et respectivement mâle, assemblées par vissage. La partie mâle est ainsi amovible. Il est alors possible de configurer la bro- 30 che à serrage rapide objet de l'invention par simple substitution de la partie mâle par une autre adaptée en fonction de l'utilisation souhaitée de la broche à serrage rapide.