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"l\J1J!J"'CANISlV# PERCUTA NI A MOTEUR"
La présente invention est relative aux marteaux à moteur et plus particulièrement à un mécanisme s'adaptant à une perceuse électrique, pour convertir le mouvement tournant d'un arbre en une action percutante à mouvement de va-etvient. Le mécanisme est du type qui comporte un piston frappeur à mouvement alternatif, un ressort servant à déplacer le piston vers le¯foret ou autre outil et un jeu de cames servant à déplacer le piston en sens contraire.
L'un des buts de la présente invention consiste à faire tourner automatiquement le foret ou outil, mais avec commande à la main. Conformément à la présente invention, les cames du piston coopèrent avec un jeu de cames que porte
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une douille dans laquelle le foret est monté. Le piston tourne avec l'arbre moteur, tandis que la rotation de la douille est retardée, ce qui oblige le piston à se soulever et à retomoer en frappant l'outil. La résistance de la douille, et par conséquent de l'outil, à la rotation est déterminée par la valeur de la friction, laquelle est réglée par l'opérateur.
Une caractéristique de l'invention porte sur une double surface spirale des cames de soulèvement, les faces en prise des cames comportant, d'abord, une pente relativement forte, d'où. résulte l'application, sur la douille, d'une composarte de force tournante et importante et une deuxième surface de came secondaire dont la pente est plus graduée pour continuer à soulever le piston sans nécessiter une force importante.
D'autres avantages et particularités de l'invention ressortiront de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés.
Conformément à la présente invention, un marteau actionné par force motrice comporte un fût, un piston frappeur pouvant tourner continuellement dans celui-ci et susceptible d'un mouvement de va-et-vient, un outil placé de façon à recevoir des chocs axiaux dûs au piston, des moyens élastiques servant à déplacer le piston vers l'outil, une ou plusieurs cames portées par le piston et un élément de came complémentaire empêché de se déplacer axialement par rapport au fût,
de sorte que la force de rotation des cames du piston contre l'élément de came se transforme en une composante tournante tendant à faire tourner l'élément de came dans le même sens que le piston et une composante axiale tendant à soulever le
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piston en antagonisme aux moyens élastiques ci-dessus et ce marteau est caractérisé par le fait qu'il est prévu un système de frein à friction retardant la rotation de l'élément de came et que l'outil est porté de façon à tourner en concordance avec l'élément de came.
Sur les dessins annexés:
La figure 1 est une coupe longitudinale d'uh mécanisme percuteur électrique selon l'invention, certaines parties étant représentées en élévation.
La figure 2 est une coupe transversale faite suivant le plan 2-2 de la figure 1, en regardant dans la direction des flèches.
Lai'figure 3 est une coupe transversale suivant 3-3 en regardant dans la direction des flèches et représentant les cames qui se trouvent à l'extrémité inférieure du piston frappeur.
La figure 4 est une coupe transversale suivant 4-4 en regardant dans la direction des flèches et montrant les cames qui se trouvent à l'extrémité supérieure de la douille à cames.
La figure 5 est une vue en bout et
La figure 6 une vue en plan d'une pince à main se fixant sur le porte-outil représenté sur la figure 1, de façon à régler la rotation de celui-ci.
La figure 7 est une vue de détail en coupe d'un mécanisme analogue à celui de la figure 1, mais muni d'un dispositif servant à verrouiller la douille à cames et l'outil en les empêchant de tourner.
La figure 8 est une coupe suivant 8-8 de la figure 7, en regardant dans la direction des flèches.
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La figure 9 est un développement des cames supérieures et inférieures, disposées dans la position relative représentée sur les figures 1, 3 et 4.
La figure 10 est un développement des cames dans une position relative différente de celle représentée sur la figure 9.
La figure 11 est une vue de détail analogue à la figure 1, mais représentant une variante du dispositif servant à régler la rotation de la douille à cames et de l'outil.
La figure 12 est une coupe suivant 12-12 de la figure 11, en regardant dans la direction des flèches, et
Les figures 13 et 14 sont des vues de détail analogues à la figure 1, mais représentant des variantes du mécanisme d'embrayage servant à régler la rotation de la douille à cames.
La forme préférée de réalisation de l'invention représentée sur les figures 1 à 6 incluses, 9 et 10 comporte un fut 15 dans lequel se logent les parties actives du système de marteau et @ui supporte ces parties. Le fût est ouvert à son extrémité supérieure où il est muni d'une fente en baïon- nette, ce qui lui permet de se fixer sur n'importe quelle perceuse électrique portative appropriée (non représentée) de façon à transformer celle-ci en un marteau électrique. Près de l'extrémité supérieure du fût 15, un palier à billes 16 est monté entre une bague de retenue vissée 17 et un épaulement du fût.
Ce palier supporte, en lui permettant de tourner, un arbre moteur 18 qui est empêché de se déplacer axialement par une bague montée élastiquement 19 et un épaulement de l'arbre moteur 18. L'arbre comporte une douile polygonale 20 servant à recevoir un axe moteur (non représenté).
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Un piston frappeur 21 est relié à l'arbre moteur 18 à l'aide de rainures longitudinales 21a et 18a et de billes 22, ce qui permet le déplacement axial du piston. Un ressort à boudin 23, travaillant à la compression, est monté entre des épaulements 24 et 25 de l'arbre moteur et du piston respectivement et il pousse ce dernier vers le bas. Le piston est porté,de façon à pouvoir tourner et se déplacer axialement par rapport au fût 15, à l'aide d'un palier à billes ou à aiguilles 26 monté dans un alésage de l'extrémité inférieure du fût 15.
Sur l'extrémité inférieure du fut 15 est vissé un prolongement ou bec 27 comportant un épaulement 28 servant à retenir le palier à aiguilles 26. Le bec sert de palier pour une douille à cames 29. La douille à cames est empêchée de se déplacer axialement à l'aide d'un écrou 30 vissé sur l'extrémité inférieure de la douille et d'épaulements complémentaires du bec et de la douille. La douille à cames 29 présente un trou 30' dans lequel télescope une bouterolle 31, avec partie plus large 32 servant à recevoir la tête de la bouterolle. La partie large 32 reçoit également un mandrin 33 qui y est maintenu à frottement dur et qui sert à suppor- ter un porte-outil de tout type approprié. Ce porteoutil porte un outil tel qu'un ciseau ou un foret S.
On comprend que lorsque le piston frappeur 21 va et vient, sa face de frappe 35 applique une succession de coups sur l'extrémité supérieure de la bouterolle 31, laquelle transmet ces coups au porte-outil 34.
Une caractéristique importante de l'invention est constituée par un système de cames placé entre le piston
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frappeur 21 et la douille à cames 29. Les cames jouent un double râle, servant à compléter l'action du ressort 23 pour faire al er et venir le piston et à faire tourner le porte-outil 34 entre les chocs. Comme on le voit sur les figures 1, 3 et 4, les cames 37 qui font partie intégrante du piston 21 ont la forme de segments en forme d'arc, entourant partiellement la face frappeuse 35.
Chaque came comporte une face arrière 37a qui se rouve sensiblement dans un plan coïncidant avec l'axe de rotation, une crête 37bet deux faces avant 37c et 37d, inclinées suivant des angles différents par rapport au plan de la face frappeuse 35, de façon à constituer une spiraie double. Les cames 38 ménagées sur le oord supérieur de la douille à cames 29 ont la même forme que les cames 37,comme on levoit en comparant les figures 3 et 4.
La hauteur aes cames 37 et 38 est un peu moindre que la distance comprise entre la face frappeuse 35 et la bouterolle 31 lorsque les pièces sont dans la position de la figure 1, de sorbe que les crêtes des cames 37 sont empêchées de frapper les surfaces plates qui se trouvent sur la douille 29 entre les cames 38.
On peut régier la rotation de la douille à cames 29 et du porte-outil 34 à l'élide de la pince 40 représentée sur les figures 5 et 6. La pince comporte deux bras 41 qui sont l'un et l'autre fourchus à une extrémité à laquelle chaque bra.s est relié à une biellette 42 au moyen d'un pivot 43.
Les bras comportent des parties complémentaires 44 formant berceau et dans lesquelles se trouvent les garnitures de frein 45 fixées au bras au moyen de vis 46. Les parties en forme de berceau et les garnitures de frein ont la forme voulue- pour s'adapter sur et entourer une partie cylindrique
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47 du porte-outil 34, comme cela est représenté sur la fi- ;juge 1. L'opérateur prend dans la main les excrémibés des bras opposées au pivot 43 et les rapproche l'une de l'autre de façon à mettre en prise par frottement les garnitures de frein sur le porte-outil 34. Un collier 48, disposé à 1'extrémité supérieure de la partie cylindrique 47 du porteoutil, limite le déplacement vers le haut de la pince 40 empêchant ainsi celle-ci de venir au contact des bords du trou de goupille 49.
En fonctionnement, l'arbre tournant 18 entraîne le piston frappeur 21 par l'intermédiaire des billes 22. Le ressort 23, travaillant à la compression, tend à maintenir le piston 21 dans sa position la plus basse suivant- laquelle les cames 37 du piston sont en prise avec les cames 38 de la douille 29 pour les entraîner en rotation, comme cela est représenté sur la figure 10. Si le porte-outil 34 ne présente pas de résistance sensible à la rotation, le piston reste dans sa position basse et l'arbre moteur 18, le piston 21, la douille 29 et le porte-outil 34 tournent tous ensemble. Pour donner des coups sur la bouterolle 31, l'opérateur retarde la rotation du porte-outil 34 en le serrant à l'aide de la pince à main 40.
Les cames 37 du piston montent alors sur les surfaces spirales des cames 38 en soulevant le piston 21 et comprimant le ressort 23 dans lequel s'emmagasine de l'énergie. La compression maximum du ressort est obtenue lorsque les faces plates 37b des cames du piston passent sur les bords correspondants des cames 38, comme cela est représenté sur les figures 1 et 9. Lors du dégagement des cames, le piston est libéré pour effectuer un mouvement de frappe dirigé vers le bas sous l'action du ressort 23 et la face de frappe 35 du piston donne, sur la bouterolle 31,un coup qui
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est transmis au porte-outil 34 et à l'oubli ou foret S. En même temps, les cames 37 du piston tombent entre les cames 38 de la douille, mais sans venir en contact avec les cames de la douille ou avec la douille 29.
La rotation du piston frappeur qui se continue après qu'il a terminé son déplacement axial fait que la face spirale raide 37c de chaque came 37 de piston rencontre la face correspondante de le:, came 38, en provoquant une rotation partielle de la douille 29 et du porte-outil 34, ce qui termine un cycle d'opérations. De cette façon, une série de chocs axiaux sont appliqués sur le porteoutil 34, chacun d'eux étant suivi par une petite impulsion de rotation donnée à la douille 29.
Du fait de l'existence d'une double spirale 37c et 37d, les cames se rencontrent suivant une surface disposée suivant un angle raide de façon à donner une composante de force cournanbe relativement grande sur la douille 29 pendant un temps très court, après quoi se trouve une plus faible inclinaison servant à soulever le piston en antagonisme à la pression du ressort 23. Si les cames présentaient un angle de soulèvement constant sur Toute leur surface, il n'y aurait qu'une très faible composante de force tendant à faire tourner la douille à cames 29, à moins que l'angle ne soit extrêmement raide, auquel cas, le moteur aurait à fournir un plus grand travail pour soulever le piston.
Lorsque l'on fait; un forage dans du roc ou du béton, il est bon d'avoir une très faible rotation de façon à empêcher une us@re excessive des oords coupants du foret. On peut régler facilement la vitesse de rotation en modifiant la pression exercée à la .-nain sur la pince 40 ; plus la pression est grande, plus est; @ iule la vitesse de ¯cotai;ion du porteoutil et du foret.
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Les figures 7 et 8 représentent un dispositif servant à verrouiller la douille 29 en l'empêchant de tourner, dispositif que l'on peut utiliser lorsque l'appareil sert comme burin. Le dispositif de verrouillage comporte un manchon 50 ayant sur toute sa longueur une ouverture axiale dans laquelle s'adapte l'écrou 30 et l'extrémité inférieure réduite du bec ou prolongement 27 du fût. Un anneau fendu élastique 51 pénètre dans des rainures annulaires du bec 27 et du manchon de verrouillage 50 de façon à maintenir celui-ci en place.
Un outil, tel qu'un burin 52, peut recevoir les coups fournis par l'intermédiaire de la bouterolle 31. L'écrou 30 et l'extrémité inférieure de la douille 29 comportent des filets à pas à droite complémentaires et, étant donné que l'écrou est bloqué par le manchon 50, il empêche la douille 29 de se déplacer dans le sens des chocs de mise en rotation qui y sont appliqués par les cames 37 du piston. Dans cette forme de réalisation de l'invention, le seul mouvement appliqué à l'outil 52 est un mouvement de déplacement suivant son axe, sous l'action des chocs axiaux.
Les figures 11 et 12 représentent une variante du frein servant à régler la résistance opposée par la douille 29a à la rotation. Dans cette forme de réalisation, la force de friction est appliquée directement sur la douille 29a au lieu de l'être sur un porte-outil, comme cela est le cas de la figure 1. Le prolongement du fût ou bec 54 comporte une cavité 55 ouverte d'un côté, de façon à recevoir une pince élastique 56. La surface intérieure de la pince porte une garniture de frein appropriée 57 qui entoure la douille 29a. La pince 56 est de forme générale circulaire et
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se termine par deux bras parallèles 58 faisant saillie au delà du bord du bec 54. L'un des bras comporte une ouverture taraudée 59 qui est dans l'alignement axial d'un trou 60 de l'autre bras.
Une vis 61 se vissant dans l'ouverture 59 donne le moyen de serrer les bras l'un contre l'autre.
La douille 29a est empêchée de se déplacer axialement par rapport au bec à l'aide d'un écrou 30 'et d'un épaulement 62. Une rondelle 63 forme siège pour l'épaulement. La douille 29a présente une ouverture polygonale 64 servant à recevoir l'outil 2, un alésage 65 dans lequel coulisse la tête d'une bouterolle 66 et une partie plus large dans laquelle est montée à frottement dur une douille de retenue 67. Les cames 37 et 38 sont portées par le piston frappeur 21 et la douille 29a respectivement. Le mode de construction et le fonctionnement des cames sont les mêmes que ceux décrits au sujet de la forme de réalisation de la figure 1.
En faisant tourner la vis de réglage 61, l'opérateur peut régler la pression de freinage exercée sur la douille ±la en réglant ainsi la vitesse de rotation de la douille et de l'outil 52.
La figure lj représente une variante du frein pour la douille à cames, frein qui est réglé par la pression axiale de l'outil. Dans cette Corme de réalisation, la douille à cames 29 est portée à rotation dans le prolongement du fût ou bec /:et, à son extrémité inférieure, elle est vissée dans une pièce de retenue 70, en forme de cuvette, montée dans une cavité du bec. Dans la pièce de retenue 70, se loge un ressort 71 et un élément d'embrayage mobile 72.
Des cilles 73 montées dans des rainures longitudinales de
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la pièce de retenue 70 permettent à l'élément 72 de se déplacer axialement, mais non de tourner par rapport à la pièce de retenue 70 et à la douille 29. Un élément d'embrayage fixe 75 est fixé à l'extrémité inférieur du prolongement 69 du fût. Les surfaces en prise des éléments 75 et 72 sont coniques de façon à constituer un embrayage à cône. Un épaulement 77 du porte-outil 76 vient buter contre l'élément mobile 72 et un prolongement 78 de ce porte-outil reçoit les coups donnés par le piston 21 par l'intermédiaire de la bouterplle 31. Le porte-outil 76 est fait de façon à porter un outil (non représenté).
En fonctionnement, le prolongement 69 du fût est poussé à la main contre l'ouvrage, ce qui. fait que le porte-outil 76 se déplace vers l'arrière par rapport à l'élément d'embrayage fixe 75. L'épaulement 77 du porte-outil porte contre l'élément mobile 72, en soulageant la pression du ressort 71 d'une quantité déterminée par l'opérateur. Etant: donné que le porte-outil 76, la douille à cames 29, la pièce de retenue 70 et l'élément d'embrayage mobile 72 sont accouplés de façon à tourner ensemble, le taux de rotation de la douille 29 est déterminé par la pression résultante tendent à maintenir l'une contre l'autre les surfaces de friction des éléments 72 et 75.
De façon à réduire la friction et augmenter ainsi le taux de rotation de l'outil, l'opérateur augmente la pression axiale du prolongement 69 du fût contre le porte-outil 76.
La figure 14 représente une variante d'embrayage qui joue sensiblement le même rôle que l'embrayage représenté sur la figure 13. Une pièce de retenue 80, en forme de cuvette, vissée sur l'extrémité inférieure de la douille à cames 29, constitue l'élément tournant d'un frein à friction.
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Une série de plateaux d'embrayage 81 et 82 sont calés sur la pièce deretenue 80 et sur l'élément d'embrayage fixe 83 respectivement. Des garnitures de frein 84 sont interposées entre les plateaux fixes 82 et les plateaux tournants 81.
L'élément d'embrayage fixe 83 est vissé sur la base du prolongement 69 du fût. Une plaque de butée 85, montée à coulissement dans une pièce de retenue 80, est poussée contre les éléments d'emorayage par un ressort 86. Normalement;, la pression du ressort 86 empêche une rotation sensible des plateaux d'embrayage 81, avec la pièce de retenue associée 80, la douille à cames 29. et le porte-outil 2..La pression vers -'arrière de l'épaulement 77 du porte-outil contre la plaque de butée 85 soulage une partie de la pression du ressort qui s'exerce sur la plaque 85, permettant ainsi la rotation de la douille à cames et du porte-outil.