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BREVET D1INVENTION " MARTEAU MECANIQUE "
La présente invention est relative à un outil percuteur, de préférence, quoique non nécessairement, actionné par un moteur électrique comme moteur primaire et destiné à servir de marteau, par exemple pour le bourrade des traverses, le burinage, le forage, le rivetage, etc. Plus particulièrement, l'invention est relative à un marteau dans lequel la puissance du moteur primaire est utilisée pour comprimer de l'air, lequel à son tour, agit sur un piston en vue de frapper sur l'outil.
La présente invention a principalement pour but d'améliorer les marteaux du type en question en augmentant, la vitesse du piston et la force du choc. Elle a également pour but de réduire les vibrations. En conséquence, l'outil percuteur selon l'invention comporte un cylindre, un piston
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allant et venant dans celui-ci, une chambre à fluide à volume variable extérieure au cylindre et l'entourant, une ou plusieurs lumières d'entrée de fluide sous pression dans ce cylindre, faisant communiquer la chambre avec l'intérieur du cylindre en vue d'actionner le piston, cet outil étant caractérisé par le fait que les lumières sont susceptibles d'être découvertes par le piston, des moyens étant prévus pour amener le piston lentement dans une position où il découvre ces lumières,
de sorte que ces dernières sont découvertes une fois qu'une pression s'est établie dans la chambre à fluide. Ces lumières sont disposées de façon à retarder le mouvement du piston formant marteau jusqu'à ce qu'une pression considérable se soit établie dans la chambre de compression, la force totale de l'air comprimé étant alors appliquée brusquement sur le piston formant marteau, en poussant celui-ci vers l'avant à grande vitesse de façon à produire un choc violent sur l'outil. Une caractéristique de l'invention réside dans le dispositif servant à évacuer l'air de l'intérieur du cylindre. Ce dispositif est constitué par des lumières dans le cylindre et dans l'enveloppe extérieure respectivement, lumières qui coïncident dans l'une des positions du cylindre.
Lors de la course de retour, le cylindre est soulevé, tandis que la chambre extérieure aspire l'air de l'intérieur du cylindre, ce qui fait que le piston se soulève avec le cylindre.
L'invention a encore pour but d'empêcher la perte en lubrifiant dans un marteau comportant une chambre soumise à des variations rapides de la pression de l'air. Suivant la présente invention, ce résultat est obtenu en donnant au cylindre à mouvement alternatif deux diamètres, la partie de plus
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grand diamètre constituant une partie de la chambre de com- pression et la partie de petit diamètre étant interposée entre la chambree compression et la boîte à manivelle.
D'autres avantages et particularités de l'invention ressortiront de la description qui v suivre, faite en se ré- férant au dessin annexé dans lequel ;'
La figure 1 est une coupe axiale d'un marteau mécanique, selon l'invention, le cylindre à mouvement al- ternatif étant représenté dans sa position supérieure , et
Les figures 2, 3 et 4 sont des coupes du barillet et des parties qu'il contient, montrant le cylindre à mouve- ment alternatif et le piston dans différentes positions.
Le mode de construction représenté sur le dessin comporte essentiellement le système de moteur et son carter à l'extrémité supérieure ou arrière de l'outil, un cylindre de compression et un barillet relié à celui-ci et contenant les parties travaillantes dont l'une est actionnée direc- tement par le moteur, le barillet étant également fait de façon à recevoir l'outil de travail à son extrémité inférieure ou avant. En se reportant à la figure 1, le moteur, qui est de préférence un moteur électrique du type à induction, est pourvu d'un carter 10 dans lequel se trouvent et sont portés les éléments habituels d'un moteur électrique tels que le sta- tor 11, le rotor 12 et l'arbre 13 du rotor. Une boîte à ma- nivelle 14 est fixée au moyen de boulons 15 sur le carter 10 du moteur.
L'extrémité supérieure de l'arbre du rotor est por- tée dans le carter 10 par un palier 16 , tandis que l'extré- mité inférieure est montée dans un manchon 17 porté par un palier 18 qui se trouve dans la boîte à manivelle 14 . Si on
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le désire, le manchon 17 peut porter un ventilateur approprié 19 servant à refroidir le moteur.
L'extrémité inférieure de l'arbre 13 du rotor porte un pignon d'angle 21 ou forme pignon d'angle. Ce pignon engrène avec une roue d'angle 22 fixée au moyen d'un boulon sur une bride 23 d'une manivelle. La manivelle tourne dans des paliers à billes 25, 26, l'un des paliers étant porté par une paroi du carter 14 et l'autre, par un couvercle 27 de ce carter. La manivelle comporte les tourillons 28 montés dans les paliers ci-dessus, la bride 23, le maneton 29 qui fait corps avec la bride 23 et un contrepoids 30 fixé sur le maneton. Il est évident que la rotation de lkarbre 13 du rotor entraîne la rotation de la manivelle autour de l'axe 28 et le rapport de transmission est tel que la manivelle tourne à vitesse beaucoup plus faible que l'arbre du moteur.
Un cylindre de compression 32 est boulonné sur le carter 14 à l'extrémité inférieure de celui-ci. Dans ce cylindre de compression, travaille un piston compound 33, 34 ayant un mouvement alternatif qui lui est donné par le maneton 29, le palier à billes 35 , la bielle 36 et l'axe 37 placé à l'extrémité du piston 33, 34.
La partie de plus petit diamètre du piston 33 fonctionne dans un alésage du cylindre 32 et son étanchéité est assurée par des segments 39. La partie de plus grand diamètre, 34, fonctionne dans un alésage et l'étanchéité est assurée par des segments 40. Le piston 33, 34 est pourvu à son extrémité inférieure,/destiné à recevoir le piston frappeur ou marteau 42. L'alésage 41 constitue la partie intérieure d'un manchon ou cylindre 43 qui fait partie du piston 33., 34 ou qui le prolonge et qui va et vient dans le
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barillet 45 en s'adaptant étroitement à celui-ci.
Le piston 34 est pourvu d'une ou. de plusieurs lumières 47 de faible section faisant communiquer l'alésage 41 avec la chambre de compression 50 qui se trouve dans le cylindre de compression 33, Le manchon 43 est pourvu de lumières d'admission 48 et d'échappement 49. Le cylindre de compression comporte des lumières d'aspiration d'air atmosphérique 51 et d'admission 52.
La partie de plus petit diamètre 33, avec les segments 39, du piston de compression, a pour but d'empêcher l'huile de s'échapper trop rapidement de la boîte à manivelle 14. Une faible quantité, suffisante pour lubrifier la partie de plus grand diamètre 34 du piston, et le piston frappeur 42, par les lumières 47 et 48 , est obtenue en laissant une;petite ouverture entre les extrémités de chaque segment 39.
Sur le cylindre de compression 32, sont boulonnés une tête de compression 54 et un barillet 45. La tête de compression porte des bagues de garnissage interne 55 servant à assurer l'étanchéité du prolongement cylindrique 43 du piston. Le barillet 45 est pourvu de lumières d'échappement 56 et d'aspiration d'air 57 et d'une douille 58 pour l'outil, dont le trou est de préférence hexagonal ou carré de façon à recevoir la tige de la barre à bourrer ou autre outil 59.
Sur le barillet 45, est fixé au moyen de boulons ou autrement un fixe-outil 60 comportant un collier fendu 61, un tampon en caoutchouc 62 et une douille fendue 63.
En fonctionnement, la rotation du moteur provoque le mouvement alternatif de la bielle 36 et du piston 33, 34, 43, d'une façon évidente pour les personnes du métier, Les mou- vements de va et vient de la tête de piston 34 provoquent alternativement une compression et une raréfaction de l'air
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dans la chambre de compression 50 de façon à actionner le marteau 42 comme on va maintenant l'indiquer.
La figure 1 représente la manivelle, et en conséquence le piston 33, 34, 43 à l'extrémité supérieure de leur course, la chambre de compression 50 étant évidemment à sa dimension maxima et communiquant avec l'atmosphère par la lumière d'admission 52. Le marteau 42 pénètre dans le logement de la tête de piston 34. Lorsque le piston 34 commence à descendre, la lumière 52 se-ferme et l'air qui se trouve dans la chambre de compression commence à être comprimé. Pendant la compression de cet air, une petite quantité de celuici passe par l'ouverture étroite 47 pour agir sur le marteau 42 et le faire descendre graduellement.
Au moment où le marteau découvre la lumière d'admission 48, ménagée dans le manchon à mouvement alternatif 43 , l'air qui se trouve dans la chambre 50 a été fortement comprimé et la pression totale de cette chambre s'exerce, en passant par les grandes lumières 48 , sur le marteau en le faisant avancer jusqu'à ce qu'il frappe l'extrémité de la barre de bourrage 59 avec une grande force. La figure 2 représente les pièces dans la position qu'elles peuvent occuper lorsque la pression totale de l'air commence à s'exercer dans l'alésage 41 en arrière du marteau. La force de l'air pousse le marteau pour l'amener dans la position de la figure 3 où il est représenté comme frappant sur l'outil.
Pendant le mouvement rapide du marteau, de la position de la figure 2 à la position de la figure 3, le cylindre à mouvement alternatif 43 continue à descendre, mais avec une vitesse considérablement moindre que celle du marteau. Le piston 34 continuant à descendre provoque la réduction de la chambre de compression 50, ce qui maintient la pression en arrière du marteau jusqu'au moment où le choc est transmis à l'outil.
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Lorsquè le marteau arrive à sa position de frap- pe, représentée sur la figure 3, les lumières d'échappement 49 du cylindre à mouvement alternatif 43 sont en concordance avec les lumières d'échappement du barillet 56. En conséque@ l'air , qui se trouve dans le cylindre à mouvement alternat!] 43 et dansa chambre de compression 50. s''échappe par les lumières, 48, 49 et 56, Le soulèvement du cylindre à mouve- ment alternatif ferme la lumière d'échappement 49,et la chambre de compression 50 qui va en augmentant, aspire l'air de l'intérieur du cylindre à mouvement alternatif par la lumière 48, provoquant ainsi un vide partiel sur l'extrémité supérieure du marteau.
A mesure que le cylindre à mouvement alternatif monte à partir de la position de la figure 4, le marteau, qui s'est déplacé à plus grande vitesse que le cylindre à mouvement alternatif, du fait de sa plus petite -surface, continue à monter par suite de sa force vive acqui- se jusqu'à ce qu'il soit arrêté par la pression de l'air qu'il provoque dans la poche ou chambre amortisseuse qui se trouve au-dessus des lumières 48, et à ce moment les différents organes atteignent de nouveau la position de la figure 1. La lumière 47 est si petite qu'il n'y a qu'un très faible passage d'air par celle-ci pendant le petit intervalle de temps où le marteau 42 pénètre dans la chambre amortisseu- se.
Il est évident que le fonctionnement des passages étroits 47 et du marteau 42 provoquant le retardement du moment où les lumières d'admission 48 sont découvertes, jus- qu'à ce que la pression de l'air dans la chambre de compres- sion 50 ait atteint approximativement sa valeur maxima, en
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traîne un mouvement plus rapide du piston et un choc plus puissant que cela ne pourrait être obtenu autrement. Si l'air comprimé était admis sur le marteau au début de la compression, comme cela est le cas dans les dispositifs antérieurs, la dilatation de l'air, dans l'espace qui se trouve à l'arrière du marteau, limiterait sensiblement le degré maximum de compression.
Dans la description qui précède, les mots nsupé- rieur", "inférieur", "montée" et "descente", doivent être entendus comme s'appliquant au cas où l'outil est tenu verticalement dans la position représentée sur le dessin. Il est bien entendu, toutefois, que l'outil est susceptible de travailler dans n'importe quelle position, même en position inversée, étant donné que le fonctionnement du marteau dépend des variations de la pression de l'air dans la chambre de compression plutôt que de la gravité.
Bien que l'invention ait été représentée en se référant à une forme de réalisation particulière , donnée titre d'exemple, il est évident que les différentes caractéristiques de l'invention sont d'application générale, et ne sont pas limitées à un type particulier de moteur, de mécanisme de transmission ou d'outil actionné.