FR3020295A1

FR3020295A1 - CLAMPING AND HOLDING SYSTEM IN THE POSITION OF THIN PIPES AND RAPID CHANGE SOLUTION OF THIS CLAMPING SYSTEM IN THE CASE OF CHANGING THE THIN TUBE SECTION

Info

Publication number: FR3020295A1
Application number: FR1401052A
Authority: FR
Inventors: Stephane Cocher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2015-10-30
Anticipated expiration: 2034-04-29
Also published as: FR3020295B1

Abstract

Le procédé objet de cette invention concerne le bridage rapide et le maintien en position de tubes de fine épaisseur afin de permettre de les usiner en limitant leur déformation. Il permet le changement rapide du système de maintien et de bridage en cas de changement de section de tube à usiner.The method which is the subject of this invention concerns the rapid clamping and the holding in position of thin tubes in order to allow them to be machined by limiting their deformation. It allows the quick change of the holding and clamping system in case of change of section of the tube to be machined.

Description

Le procédé objet de l'invention permet le bridage rapide et le maintien des tubes minces afin d'effectuer des opérations d'usinage tels que perçage multiple de trous cylindriques ou oblongs ainsi que des opérations comme les découpes de tubes ou l'ébavurage. Ces tubes minces présentent la particularité d'être très souples diamétralement et de pouvoir se déformer très facilement lors de leur maintien ; ces tubes peuvent être obtenus à partir de feuilles de métal soudées à leur extrémité ou à partir de métal extrudé. Ils peuvent être en acier de toute nuance voire même inoxydable, en titane, en aluminium, en bois, en composite ou en matière plastique. Ce procédé permet l'usinage de tubes de différentes sections avec une grande précision sans endommager leurs caractéristiques initiales comme leur géométrie ou leur état de surface. Il est à noter que ces tubes peuvent avoir des sections carrées, circulaires ou de toute autre géométrie, leur caractéristique principale étant d'avoir des parois minces donc facilement déformables. Actuellement, les tubes minces sont percés avec des forêts de forme appropriée en acier spécial ou en carbure monobloc ou avec des outils de type meule, cette opération est possible en insérant à l'intérieur du tube un tube plein ou un manche qui joue le rôle de martyr. Souvent les opérations de perçage ou plus généralement d'usinage des tubes sont effectuées manuellement en utilisant un gabarit de perçage comme un tube de section plus grande concentrique au tube à usiner et équipé de canons de perçage. Ces procédés artisanaux ont l'avantage d'un investissement initial faible mais d'une précision et d'une répétabilité aléatoires, insuffisantes pour les applications industrielles modernes. Les tubes minces peuvent aussi être enveloppés par des mâchoires en forme de demi-coquille qui maintiennent le tube de part et d'autre du trou à percer. Suivant le nombre de trous, la quantité de tubes à usiner, la position des trous et le budget disponible, le positionnement du tube est automatisé. Dans le cas d'une série importante avec des sections de tubes différents et des diamètres de trous à percer différents, il n'est pas rentable de changer manuellement les outillages à savoir principalement les mors à chaque changement de dimension de tube. D'où l'intérêt du procédé proposé. L'invention est composée de mors boîtes cylindriques (6) figure 3 type barillets qui seront appelés barillets par la suite, de forme cylindrique. Ce barillet est positionné angulairement sur un porte barillet (19) autour d'un axe (3) figure 6. Le porte barillet (19) figure 6 comporte une partie carrée avec une face verticale de référence et une face horizontale de référence qui s'ajuste dans les 2 broches creuses (1) et (16) figure 1, ces broches comportent un alésage de forme complémentaire. Ces broches qui permettent l'orientation et le bridage des porte-barillets font partie d'un mécanisme breveté FR 2779676 Al. Chaque porte-barillet qui est ajusté dans la broche est maintenu en position et bloqué dans celle-ci figure 1 à l'aide de vis (5) suivant le brevet FR 2884445 Al. Chaque barillet (6) est constitué d'une partie centrale en liaison pivot par rapport à l'axe du porte barillet (3). La partie extérieure du barillet est composée de parties mobiles en liaison glissière de direction radiale et normales à l'axe de rotation du barillet. Chaque barillet comporte un certain nombre d'alésages respectivement de géométries complémentaires aux tubes à usiner qui permettront le positionnement des tubes minces sur un demi-cercle seulement ce qui peut être considéré comme une demi-coquille ; l'autre demi-coquille fait partie d'une pièce mobile (10) ou (11) ou (12) ou (13) ou (14) ou (15) ou (17) ou (18) figure 4, poussée par un vérin plat de serrage (9) figure 4 et guidée par une forme complémentaire taillée dans le barillet. Chaque barillet comporte un certain nombre d'alésages compatibles avec le diamètre de ce barillet pour que les tubes puissent passer dans le passage libre des broches de diviseurs (1) et (16).The method of the invention allows rapid clamping and holding thin tubes to perform machining operations such as multiple drilling of cylindrical or oblong holes and operations such as tube cutting or deburring. These thin tubes have the particularity of being very flexible diametrically and being able to deform very easily during their maintenance; these tubes can be obtained from metal sheets welded at their ends or from extruded metal. They can be made of steel of any shade or even stainless, titanium, aluminum, wood, composite or plastic. This process allows the machining of tubes of different sections with great accuracy without damaging their initial characteristics such as their geometry or surface condition. It should be noted that these tubes may have square, circular or any other geometry, their main characteristic being to have thin walls and easily deformable. Currently, thin tubes are drilled with appropriately shaped forests of special steel or solid carbide or grinding-type tools, this operation is possible by inserting inside the tube a solid tube or a handle which plays the role martyr. Often the drilling or more generally machining of the tubes are performed manually using a drilling template as a tube of larger section concentric to the tube to be machined and equipped with drilling guns. These artisanal processes have the advantage of a low initial investment but a random accuracy and repeatability, insufficient for modern industrial applications. Thin tubes can also be wrapped by half-shell jaws that hold the tube on either side of the hole to be drilled. Depending on the number of holes, the number of tubes to be machined, the position of the holes and the available budget, the positioning of the tube is automated. In the case of a large series with different sections of tubes and diameters of different holes to drill, it is not profitable to manually change the tools namely mainly the jaws at each change in tube size. Hence the interest of the proposed method. The invention is composed of cylindrical jaws (6) Figure 3 type barrels which will be called barrels later, cylindrical. This barrel is angularly positioned on a barrel holder (19) about an axis (3) FIG. 6. The barrel holder (19) FIG. 6 comprises a square portion with a reference vertical face and a reference horizontal face which fits in the 2 hollow pins (1) and (16) Figure 1, these pins have a bore of complementary shape. These pins that allow the orientation and clamping of the barrel holders are part of a patented mechanism FR 2779676 A1. Each barrel holder that is fitted into the spindle is held in position and locked in it. screw aid (5) according to FR 2884445 A1. Each barrel (6) consists of a central portion pivotally connected to the axis of the barrel holder (3). The outer portion of the barrel is composed of moving parts radially in slide connection and normal to the axis of rotation of the barrel. Each cylinder has a number of bores respectively of complementary geometries to the tubes to be machined which will allow the positioning of the thin tubes on only one semicircle which can be considered as a half-shell; the other half-shell is part of a movable part (10) or (11) or (12) or (13) or (14) or (15) or (17) or (18) figure 4, pushed by a flat clamping cylinder (9) and guided by a complementary shape cut in the cylinder. Each barrel has a number of bores compatible with the diameter of the barrel so that the tubes can pass through the free passage of the dividers pins (1) and (16).

La figure (1) représente les 2 diviseurs (2) et (8) qui se font face avec les broches (1) et (16) équipées de leurs barillets (6) qui maintiennent le tube pour l'opération d'usinage. La figure (2) montre l'intérieur de la broche creuse (1).Figure (1) shows the two dividers (2) and (8) facing each other with the pins (1) and (16) equipped with their barrels (6) which hold the tube for the machining operation. Figure (2) shows the inside of the hollow spindle (1).

La figure (3) représente un barillet (6) seul avec différents diamètres de tubes. La figure (4) montre l'ensemble monté en vue de face. La figure (5) montre un porte-barillet (19) équipé de son barillet (6) et du vérin de serrage (9) prêt à être monté dans sa broche. La figure (6) représente le porte-barillet (19) seul prêt à être monté dans la broche. Le mode de réalisation représenté sur les schémas concerne des tubes de section circulaire afin de simplifier les schémas.Figure (3) shows a barrel (6) alone with different diameters of tubes. Figure (4) shows the assembly mounted in front view. Figure (5) shows a barrel holder (19) equipped with its barrel (6) and the clamping cylinder (9) ready to be mounted in its spindle. Figure (6) shows the barrel holder (19) alone ready to be mounted in the spindle. The embodiment shown in the diagrams concerns circular section tubes in order to simplify the diagrams.

Dans la réalité, les tubes peuvent avoir d'autres sections qui peuvent être rectangulaires, carrées, hexagonales ou de géométrie quelconque comme des cornières. En référence à ces dessins l'obtention des géométries de perçage et d'enlèvement de matière dans les tubes est obtenue avec une broche d'usinage. En réalité ces géométries peuvent aussi être obtenues en remplaçant la broche d'usinage par une tête jet d'eau ou une tête laser ou une torche plasma ou une combinaison de ces différentes solutions d'enlèvement de matière. De la même manière il est possible de remplacer la broche principale d'usinage ou d'adjoindre à cette broche principale une visseuse automatique permettant de visser automatiquement des vis autoforeuses ou non autoforeuses. En référence à ces dessins, suivant le diamètre du tube à serrer, il est possible d'équiper les porte-barillets du barillet correspondant et de monter cet ensemble manuellement dans les broches adéquates et de les bloquer par les vis (5) ; ces 2 barillets seront face à face dans les 2 broches suivant une position de départ de référence angulaire et bloqués par rapport au porte-barillet. Après l'introduction du tube suivant une opération qui peut être automatique, le serrage des demi-coquilles est obtenu par l'action du vérin plat (9) qui prend appui sur son porte barillet (19) permettant le positionnement et le serrage du tube. La programmation numérique permet de prendre en charge les déplacements des broches et des outils pour les opérations d'usinage. Ce dispositif selon l'invention est destiné au bridage de tubes minces sur machine à commande numérique pour des opérations de perçage, d'usinage, de sciage sur toute la périphérie du tube. Ce dispositif est adapté pour un usinage entre les deux diviseurs (2) et (8) qui se font face et dont les positions relatives axiales sont déterminées par commande numérique. Le maintien du tube sur toute sa périphérie permet de faire une mise à longueur du tube directement à l'outil coupant sans avoir besoin d'une scie. Il est possible de couper le tube en combinant le mouvement de rotation de ce tube qui tourne autour de l'axe de rotation du diviseur et le mouvement de translation d'un outil coupant en rotation placé dans la broche principale, normal à l'axe du tube.In reality, the tubes may have other sections that may be rectangular, square, hexagonal or of any geometry such as angles. With reference to these drawings, obtaining the geometries of drilling and removal of material in the tubes is obtained with a machining spindle. In reality these geometries can also be obtained by replacing the machining spindle by a water jet head or a laser head or a plasma torch or a combination of these different material removal solutions. In the same way it is possible to replace the main machining spindle or to add to this main spindle an automatic screwdriver allowing to screw self-drilling or non-self drilling screws automatically. With reference to these drawings, depending on the diameter of the tube to be clamped, it is possible to equip the barrel holders of the corresponding barrel and to mount this assembly manually in the appropriate pins and to block them by the screws (5); these 2 barrels will be face to face in the 2 pins according to an angular reference start position and locked relative to the barrel holder. After the introduction of the tube following an operation that can be automatic, the clamping of the half-shells is obtained by the action of the flat jack (9) which bears on its barrel holder (19) allowing the positioning and clamping of the tube . Numerical programming supports spindle movements and tools for machining operations. This device according to the invention is intended for clamping thin tubes on a numerically controlled machine for drilling, machining and sawing operations all around the periphery of the tube. This device is suitable for machining between the two divisors (2) and (8) facing each other and whose axial relative positions are determined by numerical control. Maintaining the tube over its entire periphery makes it possible to make a length of the tube directly to the cutting tool without the need for a saw. It is possible to cut the tube by combining the rotational movement of this tube which rotates about the axis of rotation of the divider and the translational movement of a rotating cutting tool placed in the main spindle, normal to the axis of the tube.

Il est possible de changer rapidement de section de tube à usiner en desserrant d'abord le vérin de serrage (9) du porte barillet (19). Le choix du maintien en position du barillet dans la nouvelle position angulaire souhaitée s'obtient avec des solutions déjà connues comme les solutions telles que billes à ressort sur le porte barillet et trou de positionnement dans le barillet.It is possible to quickly change the section of the tube to be machined by first loosening the clamping cylinder (9) of the barrel holder (19). The choice of keeping the cylinder in position in the new desired angular position is obtained with solutions already known as solutions such as spring balls on the barrel holder and positioning hole in the barrel.

Une autre solution consiste à craboter le porte barillet sur le barillet. L'opération de mise en position du barillet en position angulaire est possible soit manuellement soit en utilisant un robot de manipulation soit grâce au mouvement de la broche principale sur laquelle un outil spécifique aura été mis en broche. Un mode de réalisation particulier consiste à utiliser un outil en forme de tournevis dans la broche principale ; le mouvement de rotation de la broche principale permet via le tournevis d'entrainer donc de faire tourner un engrenage lié au barillet autour d'un autre engrenage lié au porte barillet. Ainsi suivant le nombre de tours effectués par la broche principale, il est possible de choisir automatiquement grâce à la commande numérique la nouvelle section de profilés à maintenir et à brider avec une très bonne précision angulaire. Suivant le budget disponible et la durée autorisée de changement de position angulaire des barillets, l'une ou l'autre des solutions de changement de position angulaire et de maintien en position seront utilisées.Another solution is to engage the barrel holder on the barrel. The operation of positioning the cylinder in the angular position is possible either manually or using a handling robot or through the movement of the main spindle on which a specific tool has been spindled. A particular embodiment is to use a screwdriver-shaped tool in the main spindle; the rotational movement of the main spindle allows via the screwdriver to drive so rotate a gear connected to the barrel around another gear connected to the barrel holder. Thus according to the number of laps made by the main spindle, it is possible to automatically choose, thanks to the numerical control, the new section of sections to be maintained and clamped with a very good angular precision. Depending on the available budget and the allowed time for changing the angular position of the barrels, one or other of the angular position change and position retention solutions will be used.

Claims

CLAIMS1-Clamping device for thin tubes of any metallic material, plastic or wood or composite for machining requiring drilling, countersinking, tapping, milling or sawing operations mounted in the pins of a machining center for bars, this device comprises a cylindrical cylinder which is mounted on a support, which is positioned and locked in one of the 2 pins (1) or (16) characterized in that the cylinder (6) comprises several machining forming half-shells.

2-Device according to claim 1 characterized in that each outer half-shell is a movable part in sliding connection in the inner part of the barrel which can be pushed by a clamping cylinder (9) of the barrel holder (19).

3-Device according to claims 1 and 2 characterized in that each barrel (6) comprises a number of bores compatible with the dimensions of the free passage of the dividers (1) and (16).