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"FOREUSE A D'A\IAMMANT"
Cette invention concerne des.foreuses de mines et en particulier des foreuses à diamant destinées à la prospec- tion ou au forage des trous de mine dans les galeries de mi- nes , Les foreuses à diamant travaillent par rotation et percent un 'trou dans le sol au moyen d'une tête creusé en serrant un, diamant et fixée à une etrémité de 1'arbre de la foreuse. Cette méthode de l'orage produite des fragments de matière, utilisables comme echantillon de la composition du sol.
Sous ce rapport et par d'autres points, une foreuse à diamant se différencie d'une foreuse ou perforatrice de roches ordinaire qui -travail.Le en faisane pénébrer une tête pointue pleine dans le sol par des mouvements répétés de percussion.
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Les éléments essentiels d'une foreuse à diamant sont une vis d'avancement par laquelle passe l'arbre de la foreuse, un mandrin reliant la vis d'avancement à l'arbre, et un écrou d'avancement en prise avec la vis au moyen d'un filetage et capable de faire avancer ou reculer la vis d'a- vancement par un mouvement de novation relatif de ces élé-.
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ments. Un moteur et un arbre de renvoi établissant une trans- mission positive entre le moteur et la vis d'avancement et l'écrou d'avancement, complètent la construction structurelle de la foreuse.
L'objet de la présente invention est de perfection- ner la construction d'une foreuse légère à diamant en vue
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crOoeû3.r un outil plus léger e-c, cependant plus puissant que ceux existant, qui puisse être plus aisément commandé et utilisé en évitant les pertes de temps et de force motrice.
Ces avantages sont ootenus'en disposant parallele- ment le moteur, la vis d'avancement et l'anone de renvoi de façon à pouvoir les relier par-dès engrenages droits com-
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plémen'taires protégés de la poussière dans un starter trou- laire étanche à l'nuile. Dans cette construction, la commande de la vis d'avancement et de l'écrou d'avancement est efiec-
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-uaée par l'arbre de renvoio Préeédemment, le moteur était disposé à angle droit avec Ilarure de renvoi et la vis d'en- -cralnement, et relié à ceux-ci par des pignons coniques actionnant -directement la vis d'entraînement.
La disposition précédente n'était pas de manipulation commode, exigeait l'emploi d'engrenages coâteux et du fait que le montage de la foreuse était nécessairement disposé à une certaine dis- tance de la vis d'entraînement, la réaction de la pression de forage tendait à déplacer l'outil de son alignement avec le trou de forage.
En outre, cet ce invention concerne aussi des moyens
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mécaniques pour faire avancer ou reculer l f 8r:.Dre porte-forêt dans ou nors âa trou de forage. L'organe-de traction de l'ar- ûre est destiné à être fixé au corps de la foreuse cÔ1ïe-à- côte avec le foret et ces deux éléments sont destinés à être mis en alignement ou non avec le trou de forage selon les
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oesoins. Le mo-teur.de la foreuse et l'avancement de l'arbre sont de préférence actionnés par l'air comprimé.
'Une autre caractéristique de l'invention est une réalisation perfectionnée d'un appareil indicateur permettant
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a'e±Éeciuen les cnangemeüts du rapport des vitesses entre l'arDre de renvoi et l'écrou'd'avancement du moyen d'une commande sélective de trains d'engrenages inuermédiaires.
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D'autres objets.et détails de construction de,lzn- vention se-déduiront de la lecture de la description suivante en se référant aux dessins annexés dans lesquels,
Fig. I est une vue en plan de l'appareil de forage comportant des organes de traction de l'arore, monté sur une barre stationnaire.
Fig. 2 est une vue arriere en bout de l'appareil de forage montrant le foret pivoté Hors de sa position de travail et le bras de guidage-de l'organe de traction de l'ar-
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ore en prise avec l'arbre de la foreuse.
Fig. 3 est une vue partielle en Dont sème. lac le à la Fig 2 montrant la foreuse en position de travail.
Fig. 4 est une vue latérale de la foreuse repré- sentée partiellement en coupe longitudinale.
Fig. 5 est une vue de dessus de la foreuse, uns
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partie du. carter étant arracùée pour montrer les organes reliant i'arore moteur à l'arare de renvoi.
Fig. 6 est une section de la foreuse suivant la ligne 6-6 de la Figo 4.
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Frigo 6a est uue vue de détail de la douille de repérage, suivant la ligne irréguliere 6a-6a de la fig. 6.
Fig. 7 est une section de la foreuse suivant la ligne 7-7 de la fig. 4.
Figo 8 est une section longitudinale détaillée du
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moteur rotatif à air incorporé dans la foreuse et,
Fig. 9 est une coupe du moteur suivant la ligne 9-9 de la Fig. 8..
Bien que fonctionnant indépendamment de tous orga- nes auxiliaires, la foreuse est de,préférence utilisée avec un organe de traction à pression de fluide qui peut être
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couplé à ou âésaccouplé de l'arore de forage et actionné en vue de faire avancer ou reculer tarare de forage par rapport au brou., évitant à l'opérateur l'effort manuel de ce travail.
Suivant la présente invention, la foreuse et 1.1,or- gane âe d'action forment bloc et sont portés par un support commun permettant un mouvemen-o relatif par rapport à l'ali-
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gnement du erou de forage.
En référence aux Fig. 1, 2 et 3, ce aloc qui
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comporte la foreuse, 1'organe de traction et le sllpport de la foreuse est représenté fixé sur une carre stationnaire 11, les divers éléments portant les numéros 12, 13 et 14; le support de la foreuse 14 est muni d'une plaque de base 15 pour la foreuse 12 et d'une vase ou protection conique 16
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s'adaptant à un siege.12. fixé sur la barre 11. Bien que ne pouvant sortir du siege z, la projection 16 est susceptible
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de tourner dans celui-ci ne telle sorte que le support dep-a foreuse peut prendre par rotation toutes les positions par rapport-à la carre stationuaire 11. Ainsi, en ce-qui concerne son support, la foreuse ressemule aux foreuses de roches con- nues du type utilisé dans les galeries.
Comme cet appareil, elle est parfaitement adaptée à- son emploi dans de petits espacés, tels que les puits de mines où une facilité de commande et une grande faculté d'orientation sont nécessaires pour en rendre l'emploi efficace.
La foreuse 12 repose sur une plaque 15 et y est fixée par une charnière formée des oeilletons 18 et 19 (Fig.
4) complémentaires situés sur la foreuse et sur la plaque,
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et à Gravers lesquels est passé un axe 21. Un ooaîon 22 pou- vaut pi'voter a<1GOur d'un axe a i'ixé en 24 sur la plaque 15 usa aôue opposé à la cu.arni.3re 21 empêche normalement la ïoreu- se de basculer autour de la cnarniere. Dans la position de uravail de la foreuse, (Fig. 1, 3 et 5) l'extrémité supé- rieure du Doulon 22 est fixée dans une fente de la saillie gaz du calter de la foreuse et possède un écrou permettant de le fixer à cettesaillie. Quand on désire mettre la perceuse nors de sa position de travail, on desserre l'écrou 26, et le ooulon à oeilleton 22 est éloigné de la fente de la saillie
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2.
La foreuse est libérée et peut occuper la position re- présentée à la Fige 2 dans laquelle elle repose sur la oarre 11, tandis que lloi-gane de traction z peut être actionné en vue de faire avancer ou reculer l'arore de la foreuse.
L'organe de traction 13 de l'arbre est disposé parallèlement à la foreuse 12 et repose sur un élément 27 situé sur le côté de la plaque !5 L'organe de traction com-
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poste un cylindse allongé 28, un piston 29 disposé dans ce cylindre et une riQe de piston passant à travers l'exuré- mité frontale du cylindre. La tige du piston porte, sur sa partie extérieure, un oras 32 pouvant être basculé, de façon
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à vehir coopérer avec l'arore de la foreuse, et à se fixer au moyen des éléments de serrage 33 et 4. Ce dernier est un doië,t en forme de came qui oscille entre ses positions libre et en prise lorsque la tige du piston est animée d'un - mouvement de va-et-vient. Un guide #5 monté à l'avant du cylindre 28 peut aussi être mis en position de coopération ou non avec l'anone de la foreuse.
Le mouvement de va -et-vient
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du. piston 2 et du bras z2 qui.lui est solidaire est effectué par pression de fluide admise sur les deux côtés du cylindre
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28 au moyen d'une conduite 6 commandée par un rooinet 22 à quatre directions.
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Si l'on considère maintenant la construction et l'emploi de la foreuse 12, on voit que le mécanisme de la fo- reuse est enfermé dans un carter constitué de sections tubu
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laires ,8, i2 et 41 fixées Do" à bout par des boulons 42.
Les extrémités opposées du carter sonu fermées par ùes pla- ques i2 et 44. La partie arrière 38 du carlier. contient un moteur rotatif à air comprimé recevant son fluide moteur par le raccord à2 Fig. 1), dont une dérivation conduit à l'organe de traccion l de l 8.J:'ore.
Comme représenté, Fi. 8 eu 91 le moteur roGauif ebt d'un 'type de moteurs utilisés de longue date dans les outils pneumatiques à cause de leurs couples élevés et ue leur sensibilité très élevée à une commande par étranglement. Les éléments du.moteur comportent un cylindre ajouré 47 fermé à ses extrémités par des plaques 48 et 49 etun rotor excen-
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trique il susceptiole d'un mouvement relatif entre les plaques extrêmes.
La cnambre en forme dé Cl.oissau1ainsi délimitée dans le cylindre 47 est aivisée par des palettes radiales 52 portées par le rotor 51 et amenées en contact; avec les parois du'cylindre pendant le travail du moteur, les compartiments à l'intérieur du cylinare, formés par les paletbes 52 sont reliés successivement; à la source d'air comprimé et à l'é- chappement pendant que le moteur tourne. L'air entrant dans la partie'38 du carter par le raccord 45 est dirigé de l'en-
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-crée ''-L0, à, travers des ouvertures ou passages le conauisant à une chambre en forme de croissant 53 entourant le cylindre fil sur l'un de ses côtés et communiquant avec l'intérieur du
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cylindre par une rangée d'ouvertures ,,4.
Sur l'autre côté du cylindre, est située une chambre 55 reliée à l'échappement et communiquant avec l'intérieur du cylindre par des lumieres 56 L'arrivée d'air au moteur est commandée par une soupape d'admission (non représentée) réglable à la main au moyen
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d'un Doa7Gon z (.figure 1) pour accroître ou réduire la vi- tesse du courant fluide se 'dirigeant vers la.chambre 53 à air comprimé et de ce fait pour faire varier la vitesse du
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moteur.
Pour limiter la vitesse linre du moteur, on a prévu un régulateùx comportant une soupape 58, un plongeur 59 porté à l'une des extrémités du rotor 51 extérieurement à la plaque 49 et actionné au moyen de masues centrifuges 60, et un le- vier intermédiaire 61 pivotant sur une saillie 62 de la pla- que de fermeture 43 En réponse à une augmentation de vitesse du moteur approchant d'un maximum prédéterminé, les masses 60 s'écartent en pressant le plongeur 59 contre le levier 61 qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre (fig. 8)
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ec aoaisse la soupape 58.
La soupape du régulateur se meut dans un alésage 6 et commande le passage de l'air à travers une:rangée de lumières 6-, qui fait communiquer l'admission ZO de l'air avec la Cll8ID:Dre 22.- Le rotor z est monté dans des supports 65 et 66 - dans les plaques extrêmes 48 et 49 et est relié, extérieure- ment à la plaque 48, à un pignon d'entraloemeat 67. On notera que cette construction diffère des coas"G1...u.ctioll+aDituelles
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en ce que le pignon d'entraînement, étant séparé du rotor, peut être séparément remplacé quand il est .::lors de service.
Précédemment, ce pignon était construit en une seule piece avec le rotor et ne pouvait être remplacé qu'en changeant le
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zloc compleü, rocor et pignon. Le pignon d'entraînement 67 cOll#nu dans la section inrerméuiaire du carter 312 est en prise avec l'engrenage droit 68 "voir fin. 4) rixe sur une extrémité de 1 f arûre de renvoi µ2. L'arore 69 est parallèle au rotor du moteur et est porcé par des roulements 21, 22 et 73 situés respectivement sur les parties supérieures des é- léments 39 et 41 du. carter et sur la plaque 44< Près de son extrémité frontale ou opposée, l'arsre de renvoi possède un pignon 74, ce pignon étant en prise avec une couronne dentée '75 d'une douille 76 paral.tcle à ltarare de renvoi et séparée
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de celui-ci.
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A ses extrémités, la douille esc mon'cee dans des roulements 2µj et situés encre la paroi inférieure interne du carter 41 et les nervures inüernes 79 et 81. La douille Z entoure un- élément tuoulairo fileté extérieurement 82 qui constitue la vis d'avancement, La vis d'avancement est située dans les sections 22 et 41 du carter et fixée à la douille 76 qui fonctionne comme élément d'entraînement, o- bligeantia vis d'entraînement à tourner constamment avec tarare de renvoi 69 pendant le fonctionnement du. moteur.
L'arbre de la foreuse avance section par section au moyen
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de la vis d'entraînement 82 et peut être alternativement:' em-
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crayé avec ou défrayé de la vis d'avancement par un mécanisme de serrage z disposé en oout de la vis. Le mandrin de serra- ge comporte uncorps 84 fixé sur la vis d'entraînement, des mâeï,.oires de serrage 85 moniles radialement et un boîtier
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en forme de coupe 86 Doulonné sur le ¯corps 84 et.portant les
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vis de fixation 87 rëglanles à la main pour serrer ou desserrer les mâcnoires par rapport à l'arrre de la foreuse.
Le mouvement de rotation de 11 aL'Dre de renvoi z
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est aussi utilisé pour effectuer l'avance automatique de la vis d'entraînement 82 et un mouvement axial correspondant
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de 1'arbre de la foreuse uans la matière lorsque le forage progresse. Suivant la présente invention, la vicesse 'a- vance de la vis d'eniiqînemenv peut être réglée et sa vitesse de mouvement -variée dans des limites prédéterminées suivant les changements que l'on nenconiredans la formabion du sol.
Un écrou d'enzrainement 88 , faisant pal'Lie du mécanisme d'avancement de'la vis 82, entoure la vis d'enbrainement en arriere de la douille motrice 2 et à-waque le filetage de la vis. L'écrou d'entraînement peut tourner dans les roule-
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ments .ê2....e::; .21 et porte sur sa périphérie quatre roues dentées z2 toutes clavetées.sur l'écrou de façon à tourner avec lui. Cet eusemule de roues dentées z est cotisuamifient en pri- se avec un ensemule de roues dentées 93 dont chacune est montée sur l'arore de renvoi 69 pour tourner indépendamment 'de cet arore et indépendaamment les uns des autres.
Les
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roues dentées 9.3 sont situées entre les roulements 71 et j2 et sont maintenues contre 'Gout déplacement longitudinal par des rondelles ,4 et .2.2. aux extrémités de l'ensemole. Les divers éléments 9 -di:E:UeroLit par le nombre de dents qu'ils portent de telle sorte que chacun d'eux entraîne sa roue den-
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iée respective 92 à une vitesse différente. Les roues dentées 93 sont sélectivement rendues solidaires de l'arore de renvoi au moyen d'une clavette ou clef 96 (voir aussi fig.
7) passant transversalement par une vente 97 de l'arore et' mobile longitudinalement dans cette fente. La clef 96 est
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portée par une tige '",8 disposée dans un évidement loigitudina,l de l'arbre de renvoi. Un doigt 101 presmé par un ressort est placé à l'extrémité arrière de la tige il et; attaque la clef ,6 en son milieu pour en préveair-tout mouvement latéral.
Les extrémités opposées de la clef 96 s'étendent de cnaque
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coté de 11 arbre et sont disposées de manière à pénétrer à dans l'une ou l'autre de' deux paires d'évidements 102 (fig.
7) formés dans la périphérie interne de cnacune des roues deu tées 93
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' La ige 98 esi déplaçable .1onEitudinalemeau à l'intérieur du trou 99 au 'moyen d'un appareil indicateur pouvant faire attaquer par la clef 96 l'une ou l'autre roue dentée 93 ou bien placer la clef dans une position neutre sans qu'elle soit en prise-avec l'une des roues dentées.
Pres de son extrémité avant, la tige 98 porte un second goujon transversal 103 moelle dans une fente longi-
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tudinale 104 de l'arbre 6,' . Extérieurement à l'arore 69, les extrémités opposées du goujon 10 s'engagent dans des ouver- tures d'un collier 105 entourant 1'arbre Le collier 105 est,
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entouré à sou tour par une douille l06 pouvant être déplacée dans une ouverture délimitée par la nervure interne 81 et la paroi supérieure de la partie 41 du carter.
Dans le va* d'empêcner la douille 106 et le collier 105de glisser easem- ble, le collier est muni d'une reoord 107 Venant en contact. avec une bride 108 à l'intérieur de la douille et retenu contre cette bride par un écrou 109 vissé sur le collier, . sur le coté opposé de la bride. Ainsi, par un mouvement log gitudianl de la douille 106 sur 1'arbre 69, la tige 98 est déplacée dans l'alésage 99 et de ce fait, la clef 96 est déplacée dans et nors des évidements 102 des diverses roues déniées 93.
L'actionnement de 1'ensemble comprenant la douil- le 106, le collier 105 la tige 98 et la clef 96 est accompli par un pignon de déplacement 111 \. voir Fig 6) disposé à angle droit avec la douille 106 et attaquant une couronne dentée 112 formée à la manière d'une crémaillère sur la sur- face externe de la douille (.voir fig 6a). La douille 106 est maintenue contre tout mouvement de rotation par un plongeur 100 pressé par un ressort, en face d'une série d'en- tailles transversales 110 sur la douille et; pouvant s'engager dans ou se dégager des entailles successives lorsque l'on déplace la douille.
Le ploageur 100 et les entailles 110 qui coopèrent avec lui sont utilisés comme moyens de détente agissant de façon flexible pour retenir la clef 96 en regard d'une roue dentée 93 Le pignon 111 est fixé sur l'extrémité inférieure d'un axe 113 s'étendant à l'extérieur du boîtier
41 et ayant un levier à main 114 fixé à sa partie extérieure.
'En tournant l'axe 113,, la douille 106 et de ce fait la ciel'
96 peuvent être placées dans une position sélectionnée de réglage. Pour aider à cette mise en place, des numéros peu- veut être inscrits sur le Doîtier autour de l'arbre 113 (voir fig 5) lesquels numéros peuvent être employés, en coo- pération avec le levier 114, pour indiquer la présence de la clef 96 dans une position prédéterminée. Lorsque elle est sur la position neutre, comme dans la fig 4, la clef 976 est placée entre une paire de roaes dentées 93. et est ino pérante.
En conséquence, l'arore de renvoi 69 tourne indé- pendamment des roues dentées de transmission de 1'écrou d'en- trainement, et l'écrou est simplement porté par la vis 82 sans qu'il y ait de mouvement relatif entre les éléments.
Cependant, quand la clef 96 est mue nos desa position neture, et amenée dans un évidement 102 d'une roue dentée 93 un entraînement positif est effectué à partir de l'arore 69 du pignon 93 sélectionné, et de sa roue dentée associée 92 et ae ce fait de l'écrou d'entraînement 88.
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Les difrérenbs engrenages entre l'arore 69 et l'écrou. d'entraînement sont, dans chaque cas, prévus pour impartir à l'écrou d'entraînemeiOit une vitesse supérieure à celle à laquelle la vis d' en1Jraînemenu 82 est en-craînée par la roue dentée 74 A cause de sa vitesse plus grande, l'écrou. d'entraînement tend à avancer sur la vis d'entraînement, mais est arrêté dans son mouvement longitudinal par un épau-
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lement 1 formant oucée sur uci côté du roulement 1 par l'entremise des roues dentées 92 et de l'autre côté du roulement 91 au moyen d'écrous de Dlocage 116.
Cependant, la vis d'entraînement 82 est libre de se mouvoir dans le sens longitudinal et de ce fait est contrainte par l'écrou
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d'entraînement a. se mouvoir axialement vers l'avant, la vitesse d'avancement étant déterminée par la sélection d'une roue dentée particulière 93
Dans la réalisation représentée de l'invention, la vis d'entraînement a une course vers l'avant d'environ 60 centimètres. Lorsque la vis d'entraînement a atteint sa limite de. mouvement, le mandrin 83 doit être desserré et la vis ramenée à son point de départ, relativement à l'arore de la foreuse, puis le mandrin est à nouveau 'serré et provoque à nouveau l'avance de la vis d'entraînement.
Dans le présent outil, le retour de la vis d'entraînement à sa position de départ est effectué automatiquement en maintenant immobile l'écrou d'entraînement 88, tandis que la vis est entraînée positivement cornue précédemment et dans le même sens de ro tation, le résultat, puisque l'arbre de renvoi imprime'à la vis d'entraînement une rotation dans le sens de* aiguilles
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d'une'.montre (vu de l'extrémité de droite de l'ou-til). et- que les filetages en regard de la vis et de l'écrou. d'en-
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tirainement ont des pas à gaucne, est que la vis d'entraînement: s'éloignera de la position de travail, en se déplaçant vers l'arrière Jusqu'à la position de la fig. 5.
L'écrou d'en-
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-traineme'nt 88 est verrouillé contre un mouvement de rotation par un plongeur 117 mooile radialement dans la pa- roi du carter 41 et pressé vers 1'extérieur par un ressort
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1j entourant le corps du plongeur. L'extfémilé interne du plongeur 117 est destinée à pénétrer dans un évidement d'une série d'évidements 119 (dont -l'un est représené) de
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l'épaulemeut externe 115 de l'écrou d'etltiraînement 88, et, lorsqu'il est en place dans un évidement, empêche ei':LecGive- ment la rotation de l'écrou d'entraînement. Pour ramener la vis d'entraînement;
, la clef 96 est placée dans une position
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neutre et le plongeur 117 est alors abaissé et maintenu
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en place dans i'écnou d'entraînement'jusqu'à ce que la vis d'entraînement soit revenue de la distance désirée.