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"OUTILS TRAVAILLANT PAR CHOCS, EN PARTICULIER POUR
APPLIQUER UN EFFORT DE TORSION
La présente invention a trait, en général, aux outils travaillant par chocs et plus particulièrement, à ceux qui appliquent une force de torsion.
Un but de l'invention est d'offrir un outil simple comportant des moyens perfectionnés pour produire une suc- cession rapide de chocs de grande force.
Un autre but de l'invention consiste à prévoir un outil imprimant une force de torsion à un organe en prise avec l'outil, qui comporte des moyens perfectionnés pour augmenter la force du choc par rapport à la force fournie
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directement par un organe d'entraînement,
Plus spécifiquement, un but de l'invention est d'offrir un outil de ce genre, comportant des moyens pour accumuler momentanément l'énergie fournie par une source motrice constamment entraînée et pour la dépenser périodique- ..ent dans le déplacement du marteau, rapidement et avec un choc brusque contre la partie entraînée ou la tête de l'outil.,
Un autre but de l'invention est d'offrir un appareil de ce genre, comportant un marteau normalement inactif, pouvant être relié automatiquement à une source motrice constamment entraînée,
en conséquence de l'application de l'outil à l'ouvrage.
Un autre but est d'offrir un outil de ce genre, pouvant appliquer une force de torsinn dans un sens ou dans l'autre par une série de chocs.
Un autre but est d'offrir un accumulateur de puissance perfectionné pour un outil de ce genre, pouvant four- nir des chocs importants en une succession rapide.
D'autres buts et avantages ressortiront de la des- cription qui va être faite de l'invention en regard des dessins annexés , dans lesquels :
Fig, 1 est une vue en coupe longitudinale axiale d'un outil comportant les caractéristiques de l'invention.
Fig. 2 est une partie de la fig. 1, à plus grande échelle, représentant d'autres parties de l'outil en coupe transversale.
Fig. 3 est une élévation de côté de l'accumulateur de puissance dans sa forue normale.
Fig. 4 est une coupe de l'accumulateur suivant la
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ligne 4-4 de la fig. 3.
Fig. 5 est une partie de la fig. 2, représentant l'accumulateur de puissance à l'état tordu.
Fig. 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la fig
Fig. 7 est une vue en perspective, représentant l'accumulateur de puissance et les parties associées du mécanisme d'entraînement disposés en alignement axial et espacés les uns des autres, en une position semblable à celle qu'ils occupent dans l'outil montre.
Tandis que l'invention est susceptible de nombreuse: variantes et formes de construction, on a représenté sur les dessins et va décrire en détail la forme de réalisation préférée, mais il doit être entendu qu'on n'entend pas y limiter l'invention, mais qu'on entend couvrir toutes les variantes et autres constructions demeurant dans l'esprit et le cadre de l'invention.
Dans la formë de réalisation représentée, l'inventic est appliquée à une machine-outil portative comprenant un logement de moteur 10 pouvant être porté par des poignées radiales opposées 11 et portant, à une extrémité du logement, un prolongement allongé ou enveloppe 12 à l'extrémité éloignée de laquelle est logée une tête ou élément entraîné en rotation 13, destinée à travailler l'ouvrage.
Le moteur (non représenté) qui est monté dans le logement 1Q est de préférence réversible de la manière usuell et peut être de tout type préféré, par exemple, électrique ou pneumatique, l'arbre 14 de son rotor étant en liaison d'en- traînement constant avec un engrenage réducteur de vitesse 15..L'engrenage 15 est disposé dansfune boîte 16 interposée
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entre le logement 10 et l'enveloppe de prolongement 12 , la boîte lô étant fixée au logement 10 par des boulons 17, tandis que des boulons 18 servent à fixer l'enveloppe 12 à la boîte.
L'engrenage réducteur 15 se termine par un pignon 19 fixé sur un arbre 20 qui sort de la boîte 16 et pénètre axialement dans l'enveloppe 12, en constituante'élément cons- tamment entraîné d'une liaison d'entraînement logée dans l'en- veloppe 12 et par laquelle est actionnée la tête 13. Cette liaison d'entraînement comprend un élément de choc ou mar- teau 21 de forme cylindrique creuse, monté de manière à tourner autour de l'axe de l'enveloppe et entraîné par l'ar- bre 20 .
La liaison d'entraînement entre l'arbre 20 et le marteau 21 comprend un dispositif flexible accumulateur de force 22 , monté de préférence dans le marteau 21 et pouvant accumuler l'énergie fournie par l'arbre 20 pour entraîner le marteau 21 d'une façon intermittente, rapidement et avec un choc important sur la partie de la tête 13, de manière à entraîner cell-cei en rotation.
La tête 13, telle qu'elle est représentée sur la fig. 1, est montée de manière à tourner autour de l'axe de l'enveloppe 12 dans un manchon palier 23 faisant saillie d'une paroi extrême 24 qui est vissée dans l'extrémité de l'enveloppe 12. Entre l'extrémité intérieur de la tête 13 et le marteau 21 , on prévoit un accouplement à griffes 25, comportant des dents ou éléments d'accouplement 26 et 27, formées sur la tête 13 et le marteau 21.
Les éléments d'ac- couplement 26 et 27 présentent des faces ou épaulements in- clinés 28, agissant en cames, de chacun de leurs côtés, com- me c' est représenté sur la fig. l, et cela de façon que la
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résistance de la tête 13 à la rotation tende à causer une action de cames combinée sur ces épaulements, dont le résultat est une séparation axiale des éléments d'accouplement opposés, cette séparation étant permise par le coulissement du marteau 21 le long d'un arbre central 29 sur lequel il est monté de manière à pouvoir tourner et coulisser axialement.
Lorsque la rotation de la tête 13 rencontre la résistance d'une force prédéterminée, la rotation de l'arbre 20 en continuant , tord l'accumulateur 22, comme c'est représenté sur la fig. 5, et produit, en conséquence de cette torsion, un raccourcissement proportionnel de l'accumulateur, de sorte que les épaulements 28 se repoussent hors de prise.
Après la séparation des dents d'accouplement 26 et 27, le marteau 21 est libre de tourner de 1800 sous l'action de l'accumulateur 22, pendant laquelle rotation le marteau est déplacé longitudinalement par le dispositif 22 de manière à venir en prise de nouveau avec les faces opposées 28 desdents d'accouplement avec un choc rotatif important.
L'amplitude de cette rotation libre est déterminée naturellement, par le nombre et la forme des dents 26 et 27, deux paires diamétralement opposées de ces dents étant prévues dans l'outil représenté.
Les dents 26 et 27 sont, de préférence, relativement étroites dans le sens de la circonférence, comme c'est représenté sur la fig. 6, et sont espacées de 180 l'une de 'autre, en offrant ainsi des espaces 30 relativement grands entre elles. Ainsi, le mouvement longitudinal de retour des
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marteaux 21 et de ces dents 27 en prise avec les dents 26 peut commencer au début du mouvement rotatif libre du marteau, quel que soit le sens de la rotation, en assurant ainsi l'achèvement de ce mouvement de retour et une prise des éléments d'accouplement transmettant effectivement le côuple de torsion,
Dans le montage du marteau 21, sur l'arbre central 29,
on prévoit sur le marteau une paroi extrême 31 adjacente à la tête 13 et propre à porter les éléments d'accouplement 27 et à définir une ouverture de portée centrale engagée à coulissement et à rotation sur l'arbre 29. A l'autre extrémité du marteau 21, une paroi extrême 31a est montée de fa- çon amovible avec des pattes 32 (fig. 1) qui s'étendent longi- /autour de son bord tudinalement et constituent un prolongement de la paroi du entre des pattes 33 marteau. Un anneau élastique fendu 34 entourant les pattes qui s'éten- dent longi- et 33 et engagé dans des gorges alignées 35 de celles-ci tudinalement @ maintient la paroi extrême 31 en place comme une partie du marteau 21.
Pour porter à rotation et à coulissement la paroi extrême 31a sur l'arbre 29, un moyeu 36 goupillé sur l'arbre 29 est disposé dans l'ouverture de portée centrale formée par la paroi extrême 31a. Le moyeu 36 est entraîné par l'arbre 20 comme on va le décrire à présent, et les extrémités opposées du dispositif accumulateur 22 sont pourvues de liaisons transmettant la rotation avec le moyeu 36 et la paroi extrême 31 du marteau, de manière à constituer une liaison opérative entre le moteur et le marteau.
Dans le fonctionnement de l'outil , on peut permettre au moteur de marcher continuellement, et l'actionnement de la tête 13 est commandé par la liaison à débrayage entre le moyeu
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36 et l'arbre 20 , le fonctionnement de cette liaison débraya- ble étant de préférence commandé automatiquement en conséquence de l'application de la tête à l'ouvrage, ou de son retrait.
Dan& ce but, un embrayage de commande µ?' est intercalé entre l'arbre 20 et le moyeu cet embrayage comprenant des dents opposées 38 et 39 formées respectivement dans le moyeu 36 et dans un organe 40 fixé sur l'extrémité sortante de l'ar- bre 20 se trouvant dans l'enveloppe 12. La mise en prise et hors de prise de l'embrayage 37 est effectuée par un déplace- ment longitudinal du moyeu 36, lequel est effectué à son tour par un déplacement longitudinal de la tête 13 et de l'arbre 29 auquel est fixé le moyeu 36.
L'embrayage 37 est normalement débrayé par un dis- positf à ressort monté dans un alésage axial 41 prévu dans l'extrémité de l'arbre 20, alésage dans lequel l'extrémité de l'arbre 29 est montée à rotation. Dans l'alésage 41, l'arbre 29 présente un alésage axial 42 logeant un ressort à boudin 42a agissant de manière à repousser un plongeur coulissant 43 en dehors de l'alésage 42 et en prise avec l'extrémité intérieure fermée à l'alésage 41 . L'étendue du mouvement du plongeur 43 est limitée par une broche transversale 44 fixée dans l'arbre 29 et passant à travers une fente allongée longitudinalement 45 du plongeur 43. Ainsi, le plongeur à ressort 43 tend à déplacer l'arbre 29 hors de l'enveloppe 12, de manière à dé- brayer l'embrayage de commande 37.
L'autre extrémité de l'ar- bre 29 est montée à rotation dans un alésage 46 de la tête 13, et dans son mouvement de déplacement vers l'extérieur, l'arbre 29 déplace la tête 13 vers l'extérieur dans son moyeu
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de portée 35. ce déplacement étant limité par une bride 47 prévue à l'extrémité intérieure de la tête.
La tête 13 reçoit un organe ou outil de travail tel qu'une douille amovible 48 pouvant s'adapter sur un écrou ou une tête de boulon. Sur la douille 48 est constituée une queue rétrécie 49 de section transversale anguleuse, pouvant s'adapter dans une cavité axiale complémentaire 52 de la tête 13 et y être maintenue en place par des ergots de verrouil lage 51, montés dans la tête avec coulissement transversal et venant en prise avec une gorge 52 formée dans la queue 49.
Pour maintenir les ergots 51 de façon mobile dans leur position active, un manchon 53 entoure la tête 13 à l'intérieur du moyeu de portée 23, et lorsqu'il se trouve dans sa position d'avant, comme c'est représenté sur la fig. 1, le manchon 53 forme un prolongement de la surface de portée intérieure du moyeu 23. en empêchant ainsi le mouvement de déverrouillage, vers l'extérieur, des ergots 51. Lorsqu'on veut dégager la douille 48, on glisse le manchon 53 en arrière longitudinalement à la tête 13 , de manièrè à offrir un jeu permettant d'extraire les ergots 51, ce déplacement des ergots étant effectué grâce à la forme arrondie de la gorge 52 .
Pour déplacer le manchon 53, un manchon extérieur 54 entoure à coulissement le moyeu 23 et est relié au manchon 53 par des broches 55 traversant des fentes 56 du moyeu pour venir en prise avec le manchon 53. Un anneau fendu élastique 57 entourait le manchon 54 tient en place les broches 55. pour produire une accélération de rotation rapide aussi bien qu'un mouvement de retour longitudinal rapide et complet du marteau 21 en prise avec l'embrayage de choc 25,
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le dispositif accumulateur de puissance 22 est d'une construction relativement très forte et est disposé de ma- nière à déplacer le marteau 21 longitudinalement vers l'é- lément d'embrayage 26 en proportion directe au mouvement ro- tatif qu'il communique au marteau, Dans sa forme de réa- lisation préférée, l'accumulateur 22 est cylindrique,
de manière à entourer l'arbre 29 à l'intérieur du marteau 21 et est fait d'un caoutchouc élastique, de manière à céder ou à se tordre sous la force de torsion et à se comprimer longitudinalement lorsqu'une force axiale lui est apoli- quée.
Lors du moulage de l'accumulateur 22, on dispose plusieurs bagues de renforcement métalliques rigides 58 en des points situés entre ses extrémités pour empêcher l'a- platissement latéral de l'accumulateur et pour lui maintenir sa forme cylindrique lorsqu'il e,st tordu. Ainsi, la réduc- tion du diamètre interne de l'accumulateur est empêchée, et le grippage de l'arbre 29 est évité. Des bagues d'an- crage métalliques 59 sont également fixées aux extrémités opposées de l'accumulateur pendant l'opération de moulage, chacune de ces bagues ayant une gorge 60 dans une surface extrême, de façon que la paroi en caoutchouc de l'accumu- lateur puisse s'engager dans la gorge.
En cuivrant et en /bagues traitant les 59 de la manière usuelle, on assure une adhérence solide du caoutchouc aux bagues, de façon qu'on puisse imprimer des forces de torsion importantes au caoutchouc de l'accumulateur par l'intermédiaire des bagues d'ancrage.
Sur chaque bague d'ancrage sont prévues plusieurs
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pattes 61 faisant saillie longitudinalement et en directions opposées de l'accumulateur, ces pattes venant en prise avec des cavités complémentaires 62 et 63 formées respec- tivement dans la paroi 31 du marteau 21 et dans le moyeu 36 de manière à constituer des liaisons transmettant la rotation aux deux extrémités de l'accumulateur.
On a trouvé que l'efficacité de l'accumulateur 22 dans la mise en rotation du marteau, aussi bien que dans son repoussement longitudinal, est notablement augmentée en prévoyant dans ses parois de caoutchouc une série de nervures parallèles 64 jointes à leursbords intérieurs par une partie relativement mince 65 dans laquelle sont moulées les bagues de raidissement 68. Les nervures 64 s'étendent longitudinalement à 1'accumulateur entre les bagues d'ancrage 59 et peuvent être, si l'on veut, normalement droites et parallèles à l'axe central de l'accumulateur, comme dans la forme de réalisaton représentée.
Les espaces notables formés entre les nervures 64 augmentent notablement l'amplitude du mouvement de torsion de l'accumulateur, en permettant ainsi le développement d'un couple plus grand dans le i..àrteau 21,
Lorsque l'accumulateur 22 est tordu de manière à emmagasiner la puissance fournie par l'arbre 20, les nervures 64 prennent une forme hélicoïdale représentée sur la figure 5 et, en même temps, l'accumulateur se raccourcit sensiblement. Après le dégagement du marteau 21 par l'accou- plement de choc 28, l'accumulateur 22 se déroule, et les nervures 64 reprennent leurs positions normales, avec un allongement correspondant ou proportionnel de l'accumula-
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teur.
Par conséquent, le mouvement de retour longitudina de l'élément d'accouplement 2¯7 est achevé complètement dans chaque cas avant que,le mouvement rotatif du màrtea porte ses dents 27 en contact avec les dents d'accouplement 26 de la tête 13. Par conséquent, on utilise tout 1@ couple du marteau, et on assure un fonctionnement effica de l'outil.
Dans le présent outil, l'accumulateur 22, lorsqi est usé, peut être facilement remplacé par un nouvel accumulateur en enlevant les boulons 18 et en détachant l'e veloppe 12 de la boîte à engrenage 16. Pendant ce démonta l'arbre 29 est retiré de l'alésage 41 de l'arbre 20, le plongeur à ressort 43 étant tenu en place dans l'alésage.
42 par son ergot de retenue 44. L'arbre 29 et le marteau'.
21 peuvent être retirés alors de l'enveloppe 12, en retir ainsi l'autre extrémité de l'arbre de son palier constitu dans la tête 13. En enlèvant l'anneau fendu 34 le corps principal du marteau 21 est libéré de la paroi extrême 31 et peut être enlevé par le bout de l'arbre 29. Ainsi, l'accumulateur 22 est dégagé et peut être facilement remp: cé. La prise des pattes des bagues d'ancrage 59 avec les évidements du moyeu et de la paroi extrême 31a est facilement effectuée, et l'outil peut être remonté facilement en inversant la procédure mentionnée plus haut.
Lorsqu'on utilise l'outil, la tête 13 et la douil 48 sont normalement fixes, en raison du dégagement normal l'embrayage de commande 37 , de manière à faciliter l'enga ment de la douille sur un écrou ou un boulon à faire tours
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Le corps de l'outil est alors pressé vers l'écrou de manière à provoquer le déplacement de la tête 13 vers l'intérieur de l'enveloppe 12 et à engager ainsi l'embrayage de commande 37.
Au cas ou l'écrou tourne doucement et facilement, comme dans la partie initiale d'une opération de serrage d'écrous, les dents 26 et 27 restent dans la position représentée sur la figure 1, et la tête 13 est directement entraînée par le moteur à la même vitesse que l'arbre 20. Lorsque l'écrou prend, la résistance à la rotation.augmente, et l'accumulateur est tordu et raccourci, comme cela est repré- senté sur les figures 2 et 5 des dessins A cause de la ro torsion de l'accumulateur 22, un raccourcissement notable de l'accumulateur est effectué par l'action des cames 28 de l'accouplement de choc 25 , et le marteau 21 et ses éléments d'accouplement 27 sont repoussés en arrière de manière à dégager l'accouplement de choc, comme cela est représenté sur la figure 5.
L'action de cames des faces 28 peut aider au raccourcissement de l'accumulateur. Le marteau 21 peut tourner alors librement de 1800 par l'énergie accumulée dans l'accumulateur 22 pendant sa torsion précédente. Pendant ce mouvement libre, le moyeu 36 est entraîné par le moteur, et la vitesse totale du marteau dépasse sensiblement la vitesse du moyeu 36 à cause de l'action brusque et additive de l'accumulateur 22. Pendant son action de déroulement, l'accumulateur 22 s'allonge en proportion directe à cette action, de sorte qu'un rengagement positif de l'accouplement de choc 25 est assuré.
Comme le moteur tourne constamment, la force d'en-
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traînement de l'accumulateur est combinée au ajoutée au couple du moteur, et les éléments d'accouplement du marteau frappant, par conséquent, les éléments d'accouplement de la tête avec un choc dont la force est beaucoup plus grand que celle qui serait obtenue uniquement du couple du moteu@ De plus, la souplesse de l'entraînement permet au moteur d, fonctionner sans retardement sensible, sa force étant emmaj sinée dans l'accumulateur lorsque le mouvement du marteau s'arrête momentanément. Le fonctionnement ainsi décrit est naturellement propre à produire une succession rapide de chocs pour asseoir fermement l'écrou.
On retire alors l'outil de l'ouvrage, et le plongeur à ressort 43 dégage automatiquement l'embrayage de commande 37 et arrête le fonctionnement de l'accumulateur et de la tête.
Les dents 26, 27 de l'accouplement de choc 25 ayant une forme semblable des deux côtés, la tête 13 . peut fonctionner également en sens opposés en inversant l'entraînement du moteur. Dans cette application, l'outil peut être utilisé pour dévisser des boulons ou des écrous, l'action de choc ayant alors lieu pendant la partie initiale du fonctionnement et étant suivie d'un entraînement direct de la tête après que l'écrou ou le boulon a été partiellement desserré.
On doit remarquer que le marteau a une masse beaucoup plus grande que la tête et que le marteau aussi bien que la tête sont compacts. Par conséquent, la tête elle-mên offre peu de résistance au mouvement produit par la force de choc du marteau et un minimum de force de choc est dissipé pour surmonter l'inertie de la tête. De plus, la natui
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compacte des organes réduit au minimum la dissipation de la force due à l'élasticité inhérente du métal.
Il apparait de ce qui précède qu'on a prévu un dispositif qui crée et utilise une force de choc beaucoup plus grande que celle qui peut être obtenue uniquement et directement de la puissance motrice. De plus, cette force étant transmise avec un minimum de perte à l'organe soumis au travail, le dispositif a un rendement élevé.