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Perfectionnements apportés aux appareils pour la fixation de chevilles par soudure à l'arc électrique.
La présente invention concerne les appareils pour la fixation de chevilles par soudure à l'arc électrique, appareils à l'aide desquels des chevilles, tubes ou analogue, en métal - ou en alliage, peuvent être soudés à des plaques, corps et ana logues en métal ou en alliage, par un procédé dans lequel la cheville ou analogue (ci-après dénommée "la cheville") et la plaque ou analogue (ci-après dénommée"la plaque") servent dans un circuit de soudage comme électrodes entre lesquels s'allume l'arc, ce procédé consistant à mettre d'abord la che- ville en contact avec la plaque, à fermer le circuit de soudure, à retirer la cheville d'une faible distance afin d'allumer l'are,
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lequel est maintenu jusqu'à ce que la cheville et la plaque aient atteint une température de soudure adéquate, la chevil- le étant ensuite pressée sur la plaque afin d'effectuer la soudure.
Selon l'invention, le mandrin pour la cheville est monté fixe par rapport à un plongeur mobile dans une chambre dans laquelle un liquide peut être refoulé par un piston de commande en vue de déplacer ce plongeur le liquide étant con- finé entre le plongeur et le piston et ce dernier étant prévu pour être actionna au gré de l'opérateur.
le piston peut occuper une position inactive, dans laquelle il établit la communication entre la chambre préci- tée et un magasin contenant un volume de liquide amené à sui- vre tous les déplacements du plongeur, de sorte que l'espace disponible pour les liquides dans la chambre précitée augmente, sauf lorsque le piston interrompt la communication, Ainsi, lorsqu'une cheville est placée dans le mandrin et que l'appa- reil est appliqué sur la plaque à laquelle la cheville doit être soudée, le plongeur se déplace automatiquement jusqu'à la position déterminée par la longueur de la cheville, le li- quide affluant alors du magasin afin de maintenir la chambre pleinement chargée.
Le piston est avantageusement commandé par un système électromagnétique. La commande du fonctionnement de l'appa- reil peut être assurée électriquement. le retour de la cheville vers la plaque peut être assuré par un ressort agissant sur le mandrin ou le plongeur.
La section libre du passage ou canal par lequel le liquide s'écoule vers la chambre depuis l'espace dans lequel se déplace le piston peut être réglable. Une soupape d'étran- glement peut tre prévue à cet effet.
Le magasin peut être constitué uniquement par un cy- lindre ou tout autre récipient simple. Il est avantageux @
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d'assurer la variation de la capacité de la chambre par la prévision d'un piston sollicité par un ressort, en munissant cette chambre d'une membrane flexible ou en lui donnant la forme d'un soufflet.
Les dessins annexés représentent plusieurs exemples de construction: les figures 1, 2 et 3 sont respectivement une élé - vation en coupe, une élévation en coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1 et une vue en plan, d'un outil à main.
La figure 4 est une élévation en coupe d'une variante de l'outil à main, la plaque-couvercle et les supports étant omis.
La figure 5 est une élévation en coupe d'une autre variante. la figure 6 est une élévation en coupe d'un système destiné à une machine-outil.
Les figures 7 et 8 sont respectivement une élévation en coupe et une vue de dessous d'un autre système d'outil à main.
Les figures 9 et 10 sont respectivement une vue d'é- lévation en coupe et une vue en plan d'un autre système de l'appareil appelé à être utilisé sur une machine-outil ou ana- logue.
Dans les figures 1 à 3, le corps 1 de l'outil est en métal, par exemple- acier, ou en alliage léger, par exemple, aluminium-silicium. La face supérieure est évidée en 3 et per- cée de trois alésages 3, 4, 5. L'alésage 3, fermé par un bouchon vissé 6, sert comme cylindre destiné à recevoir le plongeur, tandis que l'alésage 4 reçoit le piston. L'alésage 5 sert uniquement à former un passage de communication avec le magasin.
Le corps 1 est en outre percé de deux canaux 7 et 8, dont le premier, supérieur, traverse les alésages 4 et 3
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pour aboutir à l'alésage 5, tandis que le second inférieur s'amorce sur la surface plane 9 à l'extrïmïtë du corps 1, au- dessous de l'alésage 5, et traverse l'alésage 3, pour aboutir à l'alésage 4. la partie 10 du canal 8 présente un plus grand diamètre et se termine par une surface annulaire conique 11 après avoir traversé l'alésage 3. Ce dernier canal est tarau- de. L'alésage 3 peut présenter une extension périphérique 12 à son intersection avec le canal 7.
L'alésage 3 est muni intérieurement d'une garniture 13 en laiton, bronze ou autre matière, cette garniture émergeant de cet alésage en formant une tête 14 filetée pour recevoir un écrou presse-étoupe 15 et une bague de bourrage 16. La garniture peut présenter une gorge périphérique 18 au niveau du canal 7. Le plongeur 17 possède une longueur telle que son extrémité supérieure est toujours écartée de l'écrou pres- se-étoupe 15. Le plongeur présente des gorges à huile péri- phériques 19 et un prolongement axial 20 de diamètre réduit, destiné à supporter un joug transversal ou traverse 2;1- retenu par un écrou 22.
Le joug est fixé, en des points équidistants du plongeur, à deux tiges coulissantes 23 qui traversent des forages dans le corps de l'outil et sont fixées au-dessous de celui-ci à un support 24 destiné à recevoir le mandrin à che- villes 25. Le support 24-présente un forage destine à recevoir la tige à vis 26 d'un disque métallique 27, cette tige traver- sant la cosse 28 du conducteur d'alimentation et une douille 29 en matière isolante, ainsi que les disques isolants 30, 31, et est serrée par un écrou 32. 'Le mandrin 25 se visse sur une courte tige 33 du disque 27, de sorte qu'il peut être aisément remplacé. L'engagement de la cheville dans le mandrin se fait avantageusement par friction.
L'alésage 4 pour le piston est muni d'une garniture enlaiton, bronze ou autre matière, ou en une matière magnétique.
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cette garniture s'étendant jusqu'à peu de distance du canal 8 et présentant, dans le plan du canal 7 un ou plusieurs orifices
35 assurant la communication entre ce canal et l'intérieur de l'alésage 4. Cette garniture peut également être munie d'une gorge périphérique 36 de façon que le liquide puisse couler autour de la garniture et pénétrer dans celle-ci depuis plus d'un point.
La garniture 34 présente en outre une bride péri- phérique 37 qui détermine sa position dans le corps 1, cette garniture se prolongeant vers le haut de manière à supporter , un solénoïde 38 dont la bobine 3 est enfermée dans un cylindre extérieur 40, des anneaux supérieur et inférieur 41 et 42 en matière magnétique et une chemise tubulaire 43 en matière non magnétique. La garniture 34 ne pénètre que partiellement dans l'alésage du solénoïde. le piston 44 est un plongeur en acier non magnétique, ajusté à coulissement dans l'alésage de la garniture 34 et dont la partie supérieure, de section réduite, est destinée à rece- voir un noyau de solénoïde 45 ou une armature en matière ma- gnétique.
L'extrémité inférieure du piston est située immédia- tement au-dessus des orifices 35 lorsque le noyau 45 occupe sa position la plus élevée et inactive par rapport au solénoïde 38.
Le maintien du piston 44 dans sa position la plus éle- vée est favorisé par un ressort 46 intercalé entre l'extrémité supérieure de la garniture et la surface inférieure du noyau.
Le piston est garni de gorges à huile 47 vers son extrémité in- férieure.
Un soufflet 48 en caoutchouc naturel ou artificiel ou autre matière souple, inattaquable par l'huile, est placé au- dessus de l'alésage 5 et son extrémité supérieure est obturée par un disque en métal 49 muni d'un bouchon de remplissage 50 pour l'introduction de l'huile. Le soufflet est de préférence muni à son extrémité inférieure d'un disque périphérique fileté 51 qui s'engage dans un siège taraudé 52 fixé au corps 1.
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Le corps de l'outil es t fermé par une plaque 53 munie d'une poignée 54. Cette plaque est évidée en 55 afin de recevoir le solénoïde 38, le joug 21 et le soufflet 48. Le ressort 56, qui sert à ramener le plongeur vers le bas, est disposé sur le joug 21, autour de l'écrou 22.
La partie 10 du canal 8 reçoit un manchon 57 dont l'extrémité intérieure est conique de façon à correspondre au siège conique 11, tandis que la partie extérieure de ce manchon est filetée afin de se visser dans le taraudage de la partie 1C. Ce manchon est fixé à l'aide d'un écrou 58 portant sur la surface plane 9. L'extrémité extérieure du manchon présente une tête 59, tandis que la partie extérieure de l'alésage du manchon est taraudée pour recevoir la partie extérieure filetée d'une soupape-pointeau 60 dont la partie intérieure 61 s'ajuste à coulissement dans la partie intérieu- re du manchon, permettant ainsi, par la rotation de la tête 62. de la soupape, d'ajuster l'extrémité conique 63 dans une ou- verture axiale 64 de l'extrémité intérieure du manchon 57.
Ce dernier présente un ou plusieurs orifices transversaux 65 pour la communication avec l'alésage 3. La position de régla- ge de la soupape 60 peut être déterminée par un écrou 66.
L'outil est supporté sur la surface à laquelle doi- vent être soudées les chevilles, à l'aide de trois supports identiques, constitués chacun par un manchon 67, dans lequel est insérée à coulissement une tige 68, la longueur des tiges qui émerge des manchons étant déterminée par des vis d'arrêt 69. Il est préférable que l'un des manchons soit monté dans la partie inférieure de l'alésage 4 et serve comme bouchon pour celle-ci.
La figure 4 montre la construction d'un outil analo- gue à celui des figures 1 à 3, mais légèrement modifié. Le corps 70 présente ici également trois alésages 71, 72, 73, le
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premier se prolongeant vers le bas sous la forme d'un bassin 74 de forme conique ou autre. Les alésages 72 et 73 abou- tissent au canal 75 et sont reliés par celui-ci. Le canal 76 relie le bassin 74 aux alésages 72 et 73. L'alésage 71 est muni d'une garniture 77 servant de magasin ou accumulateur et se prolongeant au-dessus du corps de l'outil de façon à offrir une capacité importante. Les extrémités inférieures des gar- nitures 77, 78 et 79 des trpis alésages reposent sur des bagues de bourrage 80 disposées sur des épaulements des extrémités inférieures des alésages.
Les extrémités inférieures des gar- nitures peuvent se visser dans des parties taraudées des alé- sages. La garniture 77 est fermée par un bouchon vissé 81.
Cette garniture est munie d'un piston 82 et d'une cuvette 83 sollicité vers le bas par un/léger ressort 84.
La garniture 78 est munie d'une bride par laquelle elle repose sur le corps de l'outil. Le plongeur 85 s'étend audessus de cette bride, pour recevoir une traverse 86, réunie au porte-mandrin 87 par des tiges 88. Le ressort 89 pour le rappel du plongeur 85 est disposé entre le porte -mandrin 87 et le corps 70. La garniture 79, le piston 90, le solénoïde 91 et le noyau 92 de ce dernier ressemblent aux organes cor- respondants de la première construction. La soupape 93 est vissée directement dans la partie extérieure 94 du canal 75 et agit directement dans le siège conique 95. La plaque-cou- vercle et les supports de l'outil peuvent être analogues à ceux de la première construction.
Lors du fonctionnement de l'outil selon les figures 1 à 3, compte tenu de l'amplitude de mouvement déterminée par les limites de la course du plongeur 17 , et tout en ré- servant le faible jeu nécessaire pour l'allumage de l'arc, le mandrin 25 peut être chargé de chevilles de différentes lon- gueurs et l'on peut appliquer l'outil, sans autre réglage du
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mandrin, sur la plaque à laquelle la cheville doit être soudée, vu que le mandrin prendra automatiquement une position appro- priée par rapport au corps de l'outil.
le ressort 56 agissant sur la traverse 21 tend constamment à déplacer le mandrin vers l'extérieur par rapport au corps 1, et donc à amener le plon- geur à se déplacer vers la limite intérieure de sa course, refoulant ainsi du liquide vers le soufflet 48 par les canaux 8 et 7, le piston 44 étant alors à la limite extérieure de sa course. Ainsi, selon la longueur de la cheville, le plongeur est refoulé vers l'extérieur et, par conséquent, aspire du liquide du magasin 48.
Lorsque le solénoïde 39 est excité en vue de l'allumage de l'arc, le piston 44 est refoulé violemment vers le bas dans la garniture 34, coupant ainsi la communication entre le magasin et la partie inférieure de cette garniture, et en refoulant la quantité de liquide contenue dans cette partie à travers le canal 8 à une vitesse déterminée par le réglage de la soupape 60, ce liquide étant ainsi introduit dans le cylindre 13 de sorte que le plongeur 17 est chassé vers le haut en soulevant le mandrin, d'où allumage de l'ard.
A la fin de la période d'allumage, déterminée par l'appareil,de mise au point (non représenté), le solénoïde est désexcité, de sorte que le ressort 56 refoule le plongeur vers le bas en vue de ramener la cheville vers la plaque, en forçant le liquide con- tenu au-dessous de ce plongeur -toujours à la vitesse détermi- née par le réglage de la soupape- vers le canal 8 et ainsi dans la garniture 34, en refoulant le piston 44 vers le haut, avec l'aide du ressort 46, jusqu'à la position initiale, rétablissant ainsi la communication avec le magasin.
Les appareils qui viennent d'être décrits conviennent particulièrement dans les espaces réduits ou dans les endroits où l'on dispose de peu de place dans le sens vertical. L'inven- tion n'est cependant pas limitée à cette exécution. Lorsque la longueur de l'appareil est sans importance, on peut adopter une
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construction (figure 5) dans laquelle le cylindre 96, le maga- sin 97 et le solénoïde 98 sont disposés coaxialement. La paroi du cylindre 96 présente une fente diamétrale, 99 par exemple, destinée à recevoir la traverse 100. Les tiges coulissantes 101 traversent une ceinture 102 qui entoure le cylindre et qui porte également les supports 103. Un canal 104 amène le li- quide au dessous du plongeur 105.
Le cylindre est fermé par un bouchon 106 dans lequel est formée axialement la partie inférieure de la chambre de piston 107, ainsi qu'un passage ra- dial 108 contrôlé par la soupape 109 et aboutissant au canal 104. La pièce 106 obture également l'extrémité inférieure d'une pièce cylindrique creuse 110 à cloison transversale.
La cloison 111 présente un bossage cylindrique 112 qui arrive au contact de la pièce de fermeture 106 et comporte un forage de part en part destiné à recevoir la garniture 113 de la cham- bre à piston, garniture qui peut pénétrer dans la pièce 106.
L'espace annulaire prévu à l'extérieur du bossage 112 sert com- me magasin et contient soit un piston annulaire 114 sollicité par un ressort, soit un soufflet annulaire. Un canal formé dans la face d'extrémité inférieure du bossage coïncide avec des lumières prévues dans la garniture 113. Le solénoïde 98 est logé dans l'espace supérieur de la pièce cylindrique 110, laquelle peut être obturée par une plaque-couvercle 115 pré- sentant un espace central destiné à recevoir la partie supé- rieure du noyau 116 du solénoïde.
Dans n'importe laquelle de ces constructions le pro- longement du plongeur peut émerger vers le bas à travers un bourrage, pour être réuni directement au porte-mandrin, afin de supprimer la traverse et les tiges coulissantes.
Dans un outil d'un type destiné à tre utilisé sur une machine-outil, une foreuse par exemple, ou à être incorporé dans un appareil quelconque à base fixe, le corps de l'outil
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peut consister en un simple élément 117 formant réservoir (figure 6), dont l'intérieur est constitué par deux comparti- ments 118, 119. Une plaque-couvercle plâne 120, qui obture le corps de l'outil, est percée pour permettre le passage de la tige 121 du noyau 122 du solénoïde, du piston 123, de la soupape 124 et du plongeur 125.
Le solénoïde 126, lequel com- prend la bobine 127 et une enveloppe extérieure 128 en matière magnétique avec garniture intérieure tubulaire 129 en laiton, fibre ou analogues, est disposé dans le compartiment 118, sur le fond de celui-ci, le noyau 122 reposant sur son extrémité inférieure lorsqu'elle est au repos, tandis que sa tige 121 traverse un orifice dans le disque supérieur 130. Le compar- timent 119 contient une pièce 131 en "U" avec une bas 132.
La base 133 de cette pièce est percée d'un forage et sert comme alésage pour le piston 134, tandis que l'autre branche 135 est alésée pour constituer le cylindre 136. Les deux alé- sages communiquent par un passage 137, la soupape 124 étant montée d'une manière réglable dans un forage intermédiaire 138. La pièce 131 est fixée au fond du compartiment 119. La paroi de l'alésage 134 est percée d'une ou plusieurs ouvertures 139 et ce compartiment est noyé dans l'huile ou autre liquide 140 jusqu'à un niveau tel que la pièce 131 soit complètement immergée.
Le plongeur 125 traverse une bague de bourrage flexible 141 prévue dans la plaque-couvercle 120 et est muni d'une traverse 142 qui supporte un porte-mandrin tubulaire 143 monté à coulissement dans des guidages prévus dans des bras de supports espacés 144 solidaires du corps 117. Le porte- mandrin 143 est garni de douilles ou d'un tube intérieur 145, en matière isolante, muni à son extrémité inférieure d'une bride périphérique massive 146. Une tige en cuivre ou conduc- teur analogue 147 est fixée dans le tube intérieur, tandis que son extrémité inférieure est filetée de façon à se visser dans un taraudage du tube 145 et de l'alésage du mandrin 148.
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Au, dessus de la traverse, le tube intérieur est fixé par un écrou 149, tandis que la tige pénètre dans un logement isolant 150, de façon à s'engager dans une douille conductrice 151 pour le câble d'alimentation 152, cette douille pouvant se visser sur la tige 147 ou être autrement fixée à celle-ci. le ressort 153 destiné à ramener la cheville vers la plaque est enroulé autour du porte-mandrin 143, entre les disques 154 dont celui situé en bas est supporté par une bague élastique ou un collier 155 fixé sur le porte-mandrin. le mouvement de l'armature du solénoîde est transmis au piston par un levier 156 monté sur le pivot 157 dans un support 158 en forme de fourche à l'intérieur du chapeau 159 supporté par la plaque 120. Une vis de réglage 160 sert à déterminer les limites de la course du levier 156.
Le ressort 161 du piston peut être interposé entre l'extrémité supérieure de la branche 133 et un collier 162 prévu sur le piston.
Dans la construction de l'outil à main montrée dans les figures 7 et 8, le corps de l'outil comprend un cylindre 163 dont l'alésage est formé en trois parties. La partie su- périeure 164 sert à recevoir la tte 165 d'un manchon 166 formant logement pour le piston 185 et qui est situé dans la -partie médiane de l'alésage. Le manchon 166 présente deux diamètres différents. L'extrémité inférieure de la partie 167 de plus petit diamètre porte un piston 168 monté à coulisse- ment dans un évidement cylindrique 169 formé dans la partie supérieure d'un porte-mandrin cylindrique 170 monté à coulis- sement dans la partie 171 de l'alésage du corps 163. L'extré- mité supérieure du porte-mandrin est obturée par une douille 172 ajustée à coulissement autour de la partie 167 du manchon 166.
L'évidement 169 constitue donc un cylindre fermé qui se déplace axialement par rapport au piston 168 selon le volume de liquide passant de l'alésage 172 du manchon 166 vers ce
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cylindre à travers les trous 173. 'espace annulaire 174, compris entre l'extrémité supérieure du porte-mandrin 170 et la tête 165 du manchon 166, reçoit un soufflet annulaire 175 ou un magasin à liquide. le soufflet est fixé à une extrémit. dans le corps de l'outil à l'aide de la tête 165, et, à l'au- tre extrémité, à l'extrémité supérieure du porte-mandrin 170 à l'aide d'une bague de retenue 176.
Le porte-mandrin 170 est soumis à l'action d'un res- sort 177 dont une extrémité s'appuie sur le corps de l'outil et l'autre sur une rondelle 178 montée sur le porte-mandrin.
La careasse 179 du solénoïde 180 est contenue dans une enveloppe 181 en forme de cuvette renversée sur l'extré- mité supérieure du corps 163 et fixée à celui-ci par des vis 182. L'alésage 183 dé la carcasse 179 reçoit l'extrémité su- périeure de la tête 165 du manchon 166, ainsi que le noyau 184, dont la partie inférieure présente un diamètre réduit afin de servir cornue piston 185, en s'engageant dans l'alé- sage 172 du manchon 166 jusqu'à proximité des canaux radiaux 186 par lesquels l'alésage de ce manchon communique avec l'in- térieur du soufflet 175.
L'armature 184 traverse une douille 187, tandis que sa fin de course extérieure est déterminée par un bouchon vissé 188 qui s'engage sur un filet extérieur de la douille 187 et supporte une tige axiale 189 présentant une tête 190 montée à coulissement dans un alésage axial 191 de l'extrémité supérieure du noyau 184. Un ressort 192 est intercalé entre la tête 190 et une douille 193 prévue dans le noyau 184 et agit ainsi toujours en vue de déplacer le noyau vers l'extérieur jusqu'à la limite déterminée par le bouchon vissé 188. L'enveloppe 181 est munie d'une poignée 194 pour- vue d'un interrupteur de commande et supportant un dispositif de contact 195 à prises mâle et femelle pour les câbles du circuit de soudage et du circuit de commande.
Le corps 163 de l'outil est percé en trois endroits, pour recevoir des sup-
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ports 196 à position réglable par des vis d'ajustement 197.
Le mandrin 19 est monté sur le porte-mandrin 170 à l'aide d'une douille isolante 199, à laquelle est également fixé le câble 200 pour le courant de soudage.
Une telle construction permet de supprimer la tra- verse et les barres coulissantes, quelle que soit la .disposi- tion de l'outil. Cette même construction comporte également une variante du système de réglage de l'écoulement de l'agent liquide entre le piston et le plongeur. L'effort exercé par le ressort 192 s'oppose à la traction du noyau 184 lors de l'excitation du solénoïde. En faisant varier cet effort à l'aide du bouchon 188, on peut modifier la vitesse de dépla- cement du noyau, et donc celle du plongeur. Cette caracté- ristique peut être appliquée dans n'importe quel mode d'exé- cution de l'appareil.
Il importe que le soufflet 175 formant magasin soit en matière élastique, par exemple caoutchouc artificiel ou matière plastique non attaquable par le liqui- de, afin de permettre l'expansion de la chambrer qui succède à la fermeture des canaux 186 par le piston et à la remontée du plongeur .
Les figures 9 et 10 représentent une variante de la construction de la figure 6. Le corps 201 de l'outil est fer- mé par une plaque-couvercle 202 qui supporte le solénoïde 203 et la pièce 204 dans laquelle sont montés le plongeur 205 et le piston 206. L'agent liquide est contenu dans la pièce 204, tandis que le porte-mandrin 207 est monté dans des man- chons de support 208 prévus respectivement dans l'évidement cylindrique 209 et la plaque 202. Le porte-mandrin est muni de douilles isolantes à brides 210, 211, destinées à recevoir une tige 212 ou analogue, à laquelle est fixé le mandrin 213.
A la tige 212 se trouve fixée à l'aide d'une rondelle 214 et d'un écrou 215 une bande 216 en cuivre ou analogue, fixée
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d'autre part à la borne 217 en matière isolante dans laquelle est montée une tête d'accouplement 218 pour le câble d'ali- mentation de soudure.
La chambre 219 de la pièce 204, destinée à recevoir l'huile ou autre agent liquide, est munie d'alésages cylin- driques 220, 221 et 222 destinés respectivement à recevoir la plongeur de commande 205, le piston 206 et la soupape 223.
Un alésage 224 communique avec l'alésage 221 immédiatement au-dessous du piston 206. les conducteurs allant à la bobine 203 du solénoïde sont connectés à l'aide d'une fiche bipolaire et d'une prise 225, fixée au corps 201. Une enveloppe en tôle est prévue pour protéger les éléments de m'appareil.
Dans chacune des constructions ci-dessus, le mandrin peut être décalé par rapport à l'axe de déplacement du porte- mandrin en donnant à celui-ci une forme appropriée ou par la prévision d'un porte-mandrin supplémentaire faisant saillie latéralement. Cette disposition permet de souder des chevil- les de longueur illimitée lorsque le mandrin est construit de façon que la cheville ou analogue puisse émerger au-dessus de lui.
Dans chacune de ces constructions, la force avec la- quelle le ressort rappelle l'ensemble formant piston après le soulèvement de la chenille peut être rendue réglable.
I1 va de soi que le piston peut être actionné par l'armature d'un électro, au lieu de l'être par le noyau d'un solénoïde.
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