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PERFORATRICE ELECTRIQUE A AVANCE. AUTOMATIQUEMENT VARIABLE.
(Inventeur J Gerentes)a
Au brevet principal ? 481.890 déposé le 16 avril 1948 on a décrit une perforatrice à avance variable dans laquelle le fleuret ou outil similaire est entraîné en rotation par un moteur électrique principal à glissement normal., tandis que ses mouvements longitudinaux d'avance et de recul sont assurés par les actions différentielles de ce moteur principal et d'un moteur auxiliaire à grand glissement et à deux sens de marche, contrôlé par un interrupteur-inver- seur,
Dans le mode d'exécution représenté au brevet principal,
la machine est fixe et le fleuret est placé en bout d'une vis qui est animée d'un mouvement hélicoïdal composé d'un mouvement de rotation dû au moteur principal et d'un mou- vement longitudinal automatiquement variable suivant la dureté des roches à fo- rer et dû aux actions différentielles des deux moteurso
La présente invention a pour objet un autre mode d'exécution perfec= tionné de cette perforatrice permettant de forer en une seule fois un trou de grande longueur, la perforatrice étant en outre d'encombrement très réduite
La perforatrice suivant l'invention est remarquable en ce qu'elle comporte en combinaison :
un support fixe allongée un chariot mobile le long de ce support, un outil de forage tourillonnant dans ce chariot duquel il fait saillie et dont l'axe de rotation est parallèle à la direction de déplacement dudit chariot, une vis rotative qui tourillonne dans ledit support et dont 1' axe est également parallèle à la direction de déplacement dudit chariot, un é- crou vissé sur ladite vis et tourillonnant dans ledit chariot un moteur élec- trique principal normal porté par ce chariot et entraînant en rotation cet outil et cette vis, un moteur électrique auxiliaire à deux sens de marche et à grand glissement, c'est-à-dire à grande variation de la vitesse du rotor en fonction du couple résistant,
ce moteur entraînant ledit écrou à une vitesse supérieure à la vitesse de rotation de la vis et un interrupteur inverseur disposé dans le circuit d'alimentation de ce moteur auxiliaire'de telle sorte que cet écrou, le
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chariot et l'outil sont entraînés longitudinalement, vers l'avant ou vers l'ar- rière suivant la position dudit inverseur, à une vitesse qui est fonction des vitesses de rotation relatives de ladite vis et dudit écrouo
Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple :
Figo 1 représente une vue en élévation de la machine montée sur son support,, en vue extérieure;
Figo 2 représente une vue en élévation de la machine montée sur son support avec coupe longitudinale partielle et schématisation cinématique des divers mécanismes d'entraînement;
Fig. 3 est une vue en plan de la même machine sur son support;
Figo 4 représente en coupe verticale le détail du mécanisme de l'a- vance variable :
Figo 5 est une coupe verticale, transversale, suivant la ligne 5-5 de la Figo 1 mais à plus grande échelle montrant le guide du fleuret ;
Fig. 6 est une vue arrière de la perforatrice montée sur son support, cette vue correspondant à une coupe suivant la ligne 6-6 de la Figo 1 ; Figo 7 est un schéma des connexions électriques ;
Fig. 8 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, de l' interrupteur du moteur principal et d'un interrupteur de contrôle à la main ;
Fige 9 est une vue schématique de l'interrupteur-inverseur du mo- teur auxiliaire et d'un interrupteur auxiliaire combiné avec des interrupteurs de fin de coursée
Suivant l'exemple d'exécution représenté, un chariot 101 coulisse par quatre oreilles 102, venues de fonderie sur deux tiges 103 assemblées ri- gidement sur deux entretoises 104 et 1050
L'ensemble 103, 104, 105 forme un châssis. Celui-ci porte aux ex- trémités, des prolongements 106 et 107 qui permettent de le monter sur un mé- canisme quelconque non représenté approprié au travail à exécuter et ayant pour but d'orienter tout l'ensemble, par les moyens classiques, dans la direction permettant le forage de différents trous.En -outre., près de l'entretoise anté- rieure 105, autour de chaque tige 103 est disposé un ressort amortisseur 108.
Dans le chariot 101 est fixé un moteur principal M1 dont le rotor est représenté en 109 (Fig.2) 0 Ce moteur entraîne par l'intermédiaire de l'en- grenage formé des éléments dentés 110, lll, 112 et 113 un arbre 114 dans lequel est emmanché un fleuret 1150 Ce même moteur M1 entraine'en outre par l'intermédiaire d'un engrenage formé des éléments 111 et 116 une vis 117. Cette vis est montée dans le châssis d'une façon telle qu'elle peut tourillonner aux deux extrémités dans les entretoises 104 et 105, mais sans qu'il soit possible à cette vis de se dé- placer longitudinalement. Elle comporte des rainures longitudinales 118 (Fig.
4) dans lesquelles s'engagent des tenons de clavetage 119 portés par la roue 1160
Dans le chariot 101 est fixé également un moteur auxiliaire Mà grand glissement, c'est-à-dire à grande variation dV de la vitesse de son ro- tor en fonction de la variation dG du couple résistante Ce moteur M2 qui est à deux sens de marche est par exemple un moteur asynchrone à cage d'écureuil particulièrement résistante.
On n'a représenté de ce moteur M3 que son rotor 120 (Figso 2 et 4).
Ce rotor 120 entraine par l'intermédiaire d'un engrenage formé d'éléments 121 et 122 un écrou 123, démontable, claveté dans le moyeu de la roue 122 par exem- ple en bout de ce moyeu grâce à une ou plusieurs saillies radiales 123a portées par cet écrou et engagées dans des encoches ménagées dans la tranche d'extré- mité dudit moyeu. L'écrou 123 est bloqué longitudinalement par un écrou 124 (Figo 4) vissé sur ledit moyeu et prenant appui contre lesdites saillies 123a.
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Ledit moyeu de la roue 122 tourillonne par l'intermédiaire de deux roulements 125 et 126 dans le chariot 101.
La machine est complétée en vue de faciliter l'amorçage des trous à forer par un guide disposé à l'avant, sur l'entretoise 105. Ce guide qui permet le centrage du fleuret 115 peut facilement être dégagé une fois le trou amorcé. Il se compose (Fig.5) par exemple de deux demi-colliers 127 et 128 dans lesquels sont rapportés des demi-coussinets 129 et 130 assemblés dans ces demi-colliers d'une façon positive et qui constituent des pièces d'usure.
Ces demi-colliers oscillent respectivement autour d'axes 131 - 1320 Ils sont serrés d'une part l'un contre l'autre et d'autre part sur une butée fixe 134, -qui assure à l'axe une position immuable, par un boulon 135 articulé en 136 sur l'un des demi-colliers. Ce boulon s'engage dans une encoche 137 de l'au- tre demi-collier et reçoit un écrou de serrage 138.
Au départ, les demi-colliers sont rabattus sur l'entretoise 105 puis après introduction du fleuret dans la machine, ils sont refermés, comme indiqué à la Fig. 5.
L'alimentation des deux moteurs M1 et M2 et le contrôle de cette alimentation peuvent être assurés., par exemple, d'une manière analogue à celle décrite au brevet principal ou encore de la façon décrite ci-après avec réfé- rence à la Fige 7.
Suivant ce mode d'exécution, il est prévu une prise 139 à cinq broches reliant cinq conducteurs, dont trois principaux 140 et deux pilotes 141 d'un câble 142, à des conducteurs 140a et 141a, respectivement, de la ma- chine.
Le câble à cinq conducteurs est relié à son autre extrémité à un coffret 143 à contacteur 144 d'un type connu, dont la bobine d'enclenchement 145 peut être mise en circuit ou hors-circuit par des interrupteurs de con- trôle portés par la machine et disposés entre les conducteurs 141a comme dé- crit ci-après.
Les enroulements 146 du moteur principal M1 sont reliés aux conducteurs 140a par un interrupteur bipolaire 147 actionné par un levier 147a (Fig.1). Quant aux enroulements 148 du moteur auxiliaire M2, ils sont reliés aux mêmes conducteurs 140a par un interrupteur-inverseur bipolaire 149, action- né par un levier 149a (Fig.l). ,
Le contrôle de la bobine 145 du contacteur 144 est assuré par la combinaison de trois interrupteurs 150, 151 et 152 en série entre les deux con- ducteurs 141a et d'un interrupteur-inverseur auxiliaire 153 susceptible de court-circuiterll'un ou l'autre des interrupteurs 151 et 152 suivant que son or- gane mobile est'au contact d'un plot 151a ou d'un plot 152a.
L'interrupteur 150 est un interrupteur mécanique de mise en route.
Il est actionné par un bouton-poussoir 150a (Figso 1, 7, 8) conjugué avec l'in- terrupteur 147 de manière que celui-ci n'assure jamais le démarrage ou l'arrêt du moteur principal M1, ces opérations devant se faire uniquement par le con- tacteur 144. Dans ce but, le bouton 150a et le levier 147a de l'interrupteur 147 sont asservis entre eux de manière telle que ce bouton 150a ne peut être poussé que lorsque le levier 147a est au repos ou a légèrement dépassé la po- sition de fermeture de l'interrupteur, dans le sens de la fermeture de cet in- terrupteuro
Cet asservissement peut être réalisé, par exemple, comme représen- té à la Figa 8.
Le levier 147a actionne l'organe mobile de l'interrupteur 147 par l'intermédiaire d'un axe 154. Un ressort en spirale ou autre 155 .tend à faire tourner l'axe 154, le levier 147a et l'organe mobile de l'interrupteur 147 dans le sens de la flèche f1 qui correspond au retour de l'interrupteur à la position de repos, interrupteur ouvert, moteur principale., arrêté. Sur l'axe 154 est claveté un disque 156 dont la surface cylindrique comporte une gorge 157 ména-
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geant deux joues 158 et 159 de part et d'autre d'elleo Dans la joue 159 sont ménagées deux encoches 160 et 161, Entre'les 1 encoches 160 et 161, à partir de l'encoche 160, la joue 159 comporte,sur sa face extérieure et sur une petite longueur, un évidement 162 se terminant par un épaulement 163.
L'interrupteur 150 de mise en route a son bouton 150a rappelé au repos (interrupteur ouvert) par un ressort 1640
Ce bouton est solidaire dans ses déplacements longitudinaux d' un doigt 165 guidé dans une fourchette fixe 166.
La position relative des interrupteurs 150 et 147 est telle qu'au repos des deux interrupteurs, l'extrémité du doigt 165 est engagée dans la gorge 157 du disque 156 et se trouve au droit de l'encoche 160. En outre, l' écart angulaire entre les deux encoches 160 et 161 est légèrement supérieur à l'angle dont doit être tourné le levier 147 pour faire passer l'interrup- teur de la position ouverte à la position fermée (position 147b du levier 147)o
Par ailleurs, la course axiale du poussoir 150a est suffisamment réduite pour qu'à fin de course, l'extrémité du doigt 165 soit : a) d'une part, à un niveau tel qu'il est encore partiellement en- gagé dans l'encoche 160 s'il est au droit de cette encoche, b) d'autre part, à un niveau tel qu'il peut s'engager dans l'évi- dement 162 s'il se trouve dans l'encoche 161.
Dans ces conditions, on voit que : au repos, le bouton 150a peut être actionné mais l'interrupteur 147 est verrouillé par le doigt 165 engagé et restant engagé en vertu de la condition a ci-dessus dans l'encoche 160 même si on pousse le bouton 150a; si on fait d'abord tourner le levier 147a jusqu'en 147b, fermant ainsi l'interrupteur 147, le doigt 165 reste engagé dans la gorge 157 et l'in- terrupteur 150 ne peut être fermé ; pour fermer cet interrupteur, il faut communiquer une rotation complémentaire au levier 147a au delà de la position normale de fermeture 147b dans le sens inverse de la flèche f1 de manière à amener l'encoche 161 au droit du doigt 165;
on peut alors appuyer sur le bouton 150a, à la condi- tion de maintenir provisoirement le levier 147a dans sa position èxtrême, puis dès que le doigt 165 a franchi l'épaisseur plus faible de la joue 159 (côté évidement 162) on peut lâcher le levier 147a qui sous l'action du res- sort 155 revient en 147b. Ceci assure un double verrouillage mutuel: d'une part de l'interrupteur 150 en position fermée, le doigt 165 butant contre ladite joue 159 dans l'évidement 162. et d'autre part de l'interrupteur 147 en position fermée car sous l'action du ressort 155 l'axe 154 ne peut-ramener cet interrupteur à l'ouverture, l'épaulement 163 butant en vertu de la condition b ci-dessus énoncée contre le doigt 165 maintenu lui-même par la fourchette de guidage 166.
Pour ramener les deux interrupteurs au repos, il faut ramener le levier 147a légèrement au-delà de la position 147b dans le sens inverse de la flèche f1 de manière que l'encoche 161 vienne au droit du doigt 1650 Sous l'action du ressort 164, ce doigt s'engage alors dans la gorge 157 tan- dis que l'interrupteur 150 s'ouvreo On lâche enfin le levier de l'interrup- teur 147 et il est ramené au repos ainsi que cet interrupteur sous l'action du ressort 155, la gorge 157 défilant alors sur le doigt 165.
L'interrupteur 151 est un interrupteur de fin de course avant.
Il est disposé sur la partie mobile de la machine et est actionné à la fin de course avant du chariot 101 par une butée 167 (Fige 3) disposée sur la traverse avant 105.
De même, l'interrupteur 152 est un interrupteur de fin de course arrière : il est disposé sur la partie mobile de la machine et est actionné
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à la fin de course arrière du chariot 101 par une butée 168, portée par la traverse arrière 104 (Figs. le 3).
Quant à l'interrupteur-inverseur auxiliaire 153 il est combiné avec l'interrupteur-inverseur bipolaire 149 du moteur auxiliaire M2 de ma- nière telle que cet interrupteur 153 soit automatiquement actionné en même temps que lui et vienne court-circuiter, après une fin de course d'un sens donné, l'interrupteur 151 ou 152 qui vient d'être ouverte et ce dès que l'in- terrupteur - inverseur 149 est amené dans la position qui correspond à la course de sens inverse.
La réalisation pratique des interrupteurs-inverseurs conjugués 149 et 153 ne présente aucune difficulté, en réalisant ceux-ci à la manière connue sous forme d'un combinateur à tambour à plots de contact dont la tech- nique est bien connue.
La Fig. 9 représente schématiquement un tel dispositif. Le le- vier de manoeuvre 149a est solidaire d'un axe 167 sur lequel sont clavetés deux disques ou tambours 168 et 153. Le tambour 168 porte les plots non re- présentés, usuels, de l'interrupteur-inverseur 149. Quant au disque 153 il porte deux plots 169 et 170 destinés à coopérer, respectivement avec les plots fixes 151a et 152a tandis que le disque 153 est en contact permanent avec un plot fixe 151bo
Ce plot 151b est relié (Fig. 7) aux plots en série des interrup- teurs 151 et 152 tandis que le plot 151a ou 152a est relié à l'autre plot de l'interrupteur 151 ou de l'interrupteur 152 respectivement.
Le fonctionnement de la machine est le suivant :
On suppose celle-ci arrêtée, le chariot 101 étant en un point in- termédiaire de sa. course, de telle sorte que les interrupteurs 151 et 152 de fin de course sont fermés. Par contre sont ouverts :
L'interrupteur 147 du moteur principal M1
L'interrupteur-inverseur 149 du moteur auxiliaire M2;
L'interrupteur 150 de mise en route ;
L'interrupteur 153.
On commence par fermer l'interrupteur 147 en tournant le levier 147a dans le sens inverse de la flèche f1 (Fig. 8) et ce jusqu'à ce que l'en- coche 161 soit venue au droit du doigt 165. On appuie alors sur le bouton 150a de l'interrupteur 150 qui se fermeo L'extrémité du doigt 165 vient au-dessous du fond supérieur de l'évidement 162 du disque 156. On abandonne alors le levier 147a qui sous l'action du ressort 155 revient dans la position 147b : le doigt 165 est alors engagé dans l'évidement 162 et bute sur l'épaulement 163, ce qui assure le maintien en position enclenchée des deux interrupteurs 147 et 150.
Le circuit de la bobine 145 du contacteur 144 se trouve alors fer- mé car les trois interrupteurs en série 150, 151 et 152 sont fermés. Le con- tacteur 144 se ferme et le moteur principal M1 démarre ses enroulements 146 étant maintenant alimentés.
On tourne alors le levier 149a dans un sens tel que l'interrup- teur-bipolaire 149 du moteur auxiliaire M2 est fermé de manière que ledit mo- teur M tourne dans le même sens que le moteur principal M1; dans ces conditions l'interrupteur arrière 152 est court-circuité par l'interrupteur 153 qui se trouve amené automatiquement dans la position de la Fig. 7 par la manoeuvre du levier 149a en raison de l'enclenchement de la Fig. 9.
Le rotor 109 du moteur principal M1 entraine en rotation la roue porte-outil 113 et par suite le fleuret 115, il entraîne aussi en rotation,-et en rotation seulement, la vis 117.
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Le rotor 120 du moteur auxiliaire M2 entraîne en rotation, et en rotation seulement, l'écrou 123.
La vitesse relative de cet écrou 123 et de la vis 117 se traduit par un déplacement longitudinal de l'écrou provoquant, de ce fait, le mouve- ment longitudinal du chariot 101 et par suite du fleuret 115, vers l'avant.
En effet, soit : V1 la vitesse de rotation de la vis Il? donnée par le moteur principal M1 et V2 la vitesse de l'écrou donnée par le moteur auxiliaire M2 ;
La vitesse d'avance est (V2-V1) x p,p étant le pas de la vis.
La vitesse de rotation du fleuret 115 est kV1, k étant un coefficient de pro- portionnalité qui dépend des raisons des trains d'engrenages reliant d'une part le fleuret et d'autre part la vis au rotor 109.
Dans la répartition des efforts fournis par le moteur principal et le moteur auxiliaire, on peut admettre, avec une approximation suffisante, que le moteur principal fournit l'effort de perçage (couple C1) et le moteur auxi- liaire l'effort d'avance (couple C2).
Le glissement du moteur d'avance étant beaucoup plus considérable que celui du moteur principal, on a :
EMI6.1
comme les couples résistants sont sensiblement proportionnels à la dureté R de la roche, on peut écrire
EMI6.2
L'écart V2- V1 diminue donc quand R augmente.
La vitesse d'avance du fleuret diminue donc et il s'ensuit une limitation de la puissance absorbée. Il est même possible pour un certain couple développé par le moteur auxiliaire M2 d'arriver à un écart de vitesse zéro. L'avance sera alors nulle, la pression sur la vis sera limitée par le couple C2 dévelop- pé par le moteur auxiliaire comme aussi la puissance absorbée par le moteur prin- cipal M1. Ce résultat pourra être atteint pour une dureté de roche théoriquement infinie.
Il y a pour chaque dureté du matériau à forer un point de fonction- nement stable pour des vitesses V1 et V2 correspondant à des puissances P1 et P pour chacun de ces moteurs suivant les conditions de leur établissement et en particulier du rapport dV/dG de chacun de ces moteurs.
Lorsque le fleuret a terminé son travail de perçage, le chariot 101 arrive près de l'entretoise 105 et appuie sur les ressorts amortisseurs 108.
L'interrupteur 151 est alors ouvert par le poussoir 167. Comme 1' interrupteur-inverseur 153 court-circuite alors l'interrupteur de fin de cour- se arrière 152, l'interrupteur 151 non court-circuité ouvre le circuit de la
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bobine de contrôle 145; le contacteur 143 s'ouvre et la machine cesse d'être alimentée et s'arrête.
On tourne alors en sens inverse le bouton 149a ce qui fait fonc- tionner l'inverseur 149 du moteur auxiliaire M2 et inverse la position de 1' interrupteur 153 qui vient court-circuiter l'interrupteur ouvert 151 de fin de course avant.
L'alimentation est rétablie, le moteur auxiliaire M tourne main- tenant en sens inverse et le retour rapide du chariot 101 vers l'arrière se produit, en même temps que l'interrupteur 151 se referme sous l'action de son ressort usuel de rappel.
A la fin de la course arrière, la machine vient près de l'entre- toise 104 et la butée 168 assure l'ouverture de l'interrupteur de fin de cour- se arrière 152 produisant ainsi un nouvel arrêt de' la machine.
La remise en route de l'ensemble ne peut se faire qu'après avoir replacé l'inverseur 149 dans la position de marche avant, cette opération pro- voquant la mise en court-circuit de l'interrupteur 152 par l'inverseur 153 et ainsi de suite.
Le mode d'exécution décrit présente des avantages importants par rapport à celui décrit dans le brevet principal en utilisant un fleuret très long, on peut forer un trou de grande longueur en une seule fois sans avoir à craindre un flambage de ce foret en raison du guidage antérieur; on obtient ainsi un gain de temps appréciable : la rigidité de la machine est augmentée ; d'autre part, l'encombrement de l'ensemble de la machine est ré- duit car la distance de l'arrière de cette machine au front de taille est ap- proximativement égale à la longueur à forer, tandis que dans la disposition décrite au brevet principal, dans la position de départ la machine est à une distance du front de taille déjà égale à la longueur à forer et l'on est obligé d'avoir à l'arrière de cette machine une longueur de vis nécessaire à la cour- se désirée pour le fleuret.
Naturellement, l'invention n'est nullement limitée au.mode d'exé- cution représenté et décrit qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple.
Il est évident que les différentes commandes peuvent être réali- sées soit en actionnant des interrupteurs et inverseurs prévus pour le courant total, soit des interrupteurs et inverseurs actionnant des circuits à fils fins de contacteurs.
REVENDICATIONS.
1 - Perforatrice électrique à outil rotatif, cette perforatrice du type décrit au brevet principal; étant caractérisée en ce qu'elle comporte en combinaison : un support fixe allongé, un chariot mobile le long de ce support, un outil de forage tourillonnant dans ce chariot duquel il fait saillie et dont l'axe de rotation est parallèle à la direction de déplacement dudit chariot, une vis rotative qui tourillonne dans ledit support et dont l'axe est également pa- rallèle à la direction de déplacement dudit chariot, un écrou vissé sur ladite vis et tourillonnant dans ledit chariot, un moteur électrique principal normal porté par ce chariot et entraînant en rotation cet outil et cette vis, un mo- teur électrique auxiliaire à deux sens de marche et à grand glissement,
c'est- à-dire à grande variation de la vitesse du rotor en fonction du couple résis- tant, ce moteur entraînant ledit écrou à une vitesse supérieure à la vitesse de rotation de la vis et un interrupteur-inverseur disposé dans le circuit d' alimentation de ce moteur auxiliaire, de telle sorte que cet écrou, le chariot et l'outil sont entraînés longitudinalement, vers l'avant ou vers l'arrière sui- vant la position dudit inverseur à une vitesse qui est fonction des vitesses de rotation relatives de ladite vis et dudit écrou.