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MACHINE A POINCONNER.
La présente invention concerne une machine-outil du type caracté- risé par un dispositif élastique qui accumule de l'énergie pendant les cour- ses de travail de la machine et la libère à la fin des courses de travail pour faire revenir ou contribuer à faire revenir la machine ou ses éléments dans leurs positions initiales. Plus particulièrement, l'invention'concerne un dis- positif élastique qui accumule de l'énergie par compression d'un fluide et la libère en permettant au fluide comprimé de se.détendre.
Le dispositif élastique suivant l'invention est caractérisé par des particularités qui permettent de l'adapter facilement à diverses sortes de ma- chines, quoiqu'on puisse obtenir des résultats particulièrement avantageux en in- corporant le dispositif élastique à des machines dans lesquelles l'espace dispo- nible est limité et à celles dans lesquelles les forces à accumuler et à resti- tuer sont considérables.
Le dispositif élastique suivant l'invention peut donc être incorporé dans des conditions particulièrement avantageuses à des machines à poinçonner et à perforer du type dans lequel les poinçons et les matrices sont combines en formant un groupe assemblé indépendant, de sorte que l'élément mo- bile peut être actionné par le piston d'une presse normale et, dans ce cas, le dispositif élastique a pour effet de faire revenir le poinçon dans sa position initiale pendant la course de retour du piston et, en même temps, de détacher la pièce du poinçon.
Il a été de pratique courante jusqu'à présent d'engendrer par des ressorts mécaniques les forces qui sont nécessaires pour détacher la pièce du poinçon, après la course de travail de ce dernier. L'emploi de ressorts mécani- ques à cet effet a donné lieu à des restrictions extrêmement fâcheuses en ce qui concerne l'épaisseur et la nature des matériaux qui peuvent être poinçonnés ou perforés, car la possibilité de se servir de la machine à cet effet dépend iné- vitablement, dans un cas particulier donné, de l'aptitude du dispositif éjecteur' à dégager le poinçon après les courses de poinçonnage ou de perforation.
En rai- son de cette restriction, il n'a pas été possible dans la pratique jusqu'à pré- sent de perforer des pièces métalliques d'une épaisseur sensiblement'supérieure à 6,3 mm. Il n'a pas non plus été possible de poinçonner des trous d'un diamè-
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tre notablement supérieur à 50g8 mm sans faire usage d'un dispositirjéjëcteur coûteux. S'il s'agit de poinçons de grande dimension., un gra-aa7resso:t'èûtôu- rant le poinçon ne donne pas satisfactions car un ressort de grand diamètre en fil d'une grosseur donnée est mou et son pouvoir d'éjection est 'ihsufflsàn'6, à moins qu'il n'ait été mis sous charge initiale assez forte.
Là'charge initias le par elle=même est nuisible, car elle fait subir des efforts considérables au poinçon et au dispositif éjecteur.. - - -- -
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Les ressorts mécaniques des dispositifs éjecteurs ont d'autres In- convénients, parmi lesquels un grave inconvénient consiste dans l'encombrement considérable de ces ressorts et par suite,, l'augmentation de là hauteur"de la'J: colonne de la poinçonneuse. Ils ont aussi pour effet d'augmenter la largéur des mécanismes en empêchant ainsi de poinçonner des trois aussi rapprochés qu'il serait possible de le faire en leur absence.
Les ressorts mécaniques ont en- core l'inconvénient d'être exposés à la fatigue et de se rompre souvent, en par.:. ticulier si le piston de la presse qui actionne Isolément mobile du mécanisme de
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poinçonnage ou de perforation peut prolonger sa course au point d'amener en conàf tact entre elles les diverses spires du ressort.
Suivant l'invention, on envisage l'emploi d'un fluide, de préférence une huile ou autre liquide approprié, qui se comprime et diminue de volume pendant la course de travail de la machine, de façon à accumuler dans ce fluide une quan- tité d'énergie qui peut être mise en liberté en permettant au fluide de se déten- dre, et en faisant ainsi revenir le mécanisme dans sa position normale à la fin .,
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de sa course de travail. L'huile utilisée comme fluide compressible a l'avanta- ge de pouvoir subir une pression de 3515 kg/brnS tandis que son volume diminue ainsi d'environ 13%. quoique le volume de l'huile de silicone et d'autres huiles puisse diminuer jusqu'à 26% sous la même pression.
Etant donné que-19effort de compression maximum acceptable d'un ressort mécanique ne dépasse généralement ($ pas i0,3 kg/CM2. il est facile7acele dispositif élastique suivant 1-9,biven- tion est susceptible'd'exercer dans le même espace des efforts d'éjection qui .sont de beaucoup supérieurs à ceux qu'on peut obtenir avec des 'ressorts mécaniques Quoique pour diverses raisons le bénéfice ainsi réalisé puisse ne pas atteindre
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0 pour 1s il est facile de réaliser un bénéfice global de 8 à 10 pour 1o.,J!m du A autres termes, il est possible, au moyen d'un fluide utilisé de la manière en- visagée suivant l'invention, de mettre en jeu des efforts d'éjection de 800% à 1000% supérieurs à ceux qui peuvent être obtenus avec un ressort mécanique aux mêmes restrictions d'encombrement près.
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Le principal objet de l'invention consiste dans un dispositif élans- tique du type,général précité susceptible d'accumuler de l'énergie de façon à faire naître des efforts considérables d'accomplissement d'un travail dans un espace aussi réduit que possible.
D9autres objets de l'invention sont les suivants : un dispositif élastique qui peut être combiné ave-c une machine à poinçonner et à perforer, de façon à permettre de poinçonner ou de perforer des pièces beaucoup plus épaisses qu'antérieurement lorsqu'on engendrait les efforts d'éjection par des ressorts mécaniques; un dispositif élastique qui peut être combiné avec un mécanisme '
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accomplissant un travail de façon que l'effort exercé soit directement pro, portionnel à l'effort qui est nécessaire pour faire revenir le mécanisme dans sa position initiale à la fin de la course de travail;
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un dispositif élastique dont Inaction s'exerce en .ligne droites auquel il n'est pas nécessaire d'appliquer une charge initiale;
un dispositif élastique qui peut être monté complètement sur le côté de l'élément accomplissant le travail et qui, par suite, permet de ren- dre plus courte,. plus rigide et plus robuste, la colonne de poinçonnage et . en même temps, réduit l'intervalle ou ouverture de la presse ;
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un mécanisme à jaoincanner ou à perforer dans lequel la forme de'/. construction et l'emplacement du dispositif élastique par rapport à leélàia
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de poinçonnage sont choisis de façon à obtenir un dispositif-étroit qui a l'avantage de convenir particulièrement au poinçonnage de trous, ou perforations rapprochés; -- - un mécanisme à poinçonner ou à perforer construit de façon à ren- dre les ressorts mécaniques inutiles;
un mécanisme à poinçonner ou à perforer dont les nouvelles for- mes de construction et disposition des éléments simplifient et rendent la construction moins coûteuse, tout en assurant le bon fonctionnement. "
L9invention est décrite ci-après en détail en,se reportant aux dessins annexés sur lesquels la fige 1 est une élévation latérale,, avec coupe partielle, d'une forme de réalisation d9un mécanisme à perforer indépendant suivant l'invention, la fige2 est une coupe partielle représentant les positions re- latives des éléments à la fin d'une course de travail du poinçon et avant le retour des éléments dans leurs positions de la fige 1;
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la fig. 3 est une vue en plan partielle de la portion du mécanis- me de la fige2 et la fig. 4 est une coupe de détail suivant la ligne 4-4 de la fig.
2.
Les caractéristiques de l'invention sont décrites en tant que s'appliquant à un outil à perforer quia ainsi qu'on peut le voir, alla forme d'un groupe indépendant et comporte un bâti 20 en C portant respectivement le poinçon et la matrice 21 et 22. Le mouvement axial du poinçon 21 est, guidé
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par un manchon de guidage et d9éjection 23,. Une bille permet au poinçon 21 et au manchon de prendre un mouvement axial relatif entre des limites dé-
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terminées.
Cette bille 2 se loge dans des rainures 2 et 26 dirigées parai- lèlement à l'axe l'une en face de 1?autre et ménagées respectivement dans le poinçon et dans le manchons étant entendu que le mouvement ascendant du
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poinçon au manchon 2,m fige 1 s'arrête lorsque l'extrémité inférieure de la rainure arrive au voisinage de l'extrémité supérieure de la rainure 26.
La bille peut être introduite au montage dans les rainur\3S' et 26 par un trou percé àana,1<aoe±flaio Les éléments sont construits de façon que, pendant l'usage normal de l9outiïfl leextrémïté inférieure (le la rainure 2 ne descende pas assez bas pour permettre à la bille de s'échapper par le trou 27, ainsi que l'indique la fige 2 sur laquelle le poinçon et-le manchon de
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guidage et d'éjection occupent leurs positions à fin:de course en bas.
Suivant l'invention le poingon 21 comporte une tête 28 qui se pro- longe latéralement dans la direction de l'extrémité fermée du bâti 20 et qui surplombe un prolongement latéral 29 du manchon de guidage. et d'éjection 23.
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Un cylindre 2Q est disposé entre la tête 2 et le prolongement 2, et contient des pistons espacés 3.1 et 32. ayant même axe. Le premier vient en contact avec la face inférieure de la tête 28 et le second avec la face su-
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périeure du prolongement 29. et le manchon de guidage et d'éjection ?2 compor- te une échancrure l1 qui permet de rapprocher le cylindre 36. de la tige du poinçon. Le cylindre z0 communique entre les pistons espacés Jl et 32. par un orifice de section réduite 6 avec un récipient 3 qui a la forme d'une car- touche dont une extrémité ouverte est taraudée pour recevoir un prolongement fileté 3i du cylindre 3j3,o Le cylindre 30. et le récipient 34 forment un réser- voir de fluide compressible et lorsqu'on se sert de l'outil, le récipient et le cylindre sont pleins de fluide.
Le fluide a pour effet normalement de sup- porter le poinçon et le manchon de guidage et d'éjection en position surélevée,
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et les pistons 31 et 32, en positions relatives espacées. fige 1.
Un goujon de guidage 37 porté par le bras supérieur du bâti 20 comporte un prolongement intérieur qui pénètre dans une rainure 38 ménagée dans l'extrémité inférieure du manchon de guidage et d'éjection.; pour 1' empêcher de tourner lorsqu'il se déplace dans les deux sens pendant que 1' outil fonctionne.
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Le cylindre 30.. les pistons 21 et-12 et le récipient'3péuvent formera comme représente, un groupe secondaires la section transversale du.
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récipient étant polygonale et le récipient étant fixé d'une manière amovible par des colliers 30a dans une cavité longitudinale de même forme 0 ména- gée dans la face supérieure du bras supérieur du bâti 20.
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L'outil peut être actionné par une presse ordinaire, fig. '2 dont le piston est désigné par AL et le sommier par 2. Les éléments de l'outil et de la presse sont représentés dans les positions qu'ils occupent-à la fin d'une course de travail pendant laquelle le poinçon 21 a coopéré avec la ma-- trice 22 pour percer un trou dans une pièce 43. Pendant la première partie de la course de travail, le mouvement du poinçon est transmis, par les pistons 31 et 32 et par le fuide situé entre ces pistons, au manchon de guidage et d'
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éjection 23. qui s'approche de la pièce et vient en contact avec ellé avâiit-le poinçon.
Pendant que la course de travail continue et que le manchon d'éjec- tion 23 reste immobile, le poinçon pénètre dans la pièce,, ainsi qu'on peut le voirtandis que le fluide dans le cylindre 30 et dans le récipient 34 se comprime. La compression du fluide commence,, fig.2;, au moment où le pis-
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ton inférieur 32 reste immobile, tandis que le piston :il avance vers"lui.
L"énergie saccumule ainsi dans le fluide compressible et, lorsque le pis-
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ton jl revient en arrière, le fluide comprimé peut se détendre et faire-reveur les éléments dans les positions de la fig.l, en détachant ainsi le poinçon de la pièce. étant entendu que, du fait que le diamètre du piston 31 est plus grand que celui du piston 32 (et des surfaces non équilibrées ainsi formées des pistons) tous les éléments sont déplacés vers le haut.
Le fluide compressible utilisé de la manière représentée et dé crite a l'avantage de faire naître des efforts d'éjection de beaucoup supé- rieurs à ceux qu'on peut obtenir des ressorts mécaniques ordinaires dans un espace limité.. ce qui permet de poinçonner des pièces beaucoup plus épaisses qu'il était possible jusqu'à présent avec des ressorts mécaniques. Le disposi-
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tif dans lequel apaccumule les forces d'éjection étant situé complètement 3' un côté du poinçon, la colonne de poinçonnage peut être plus courte et très robuste et.\! en même temps,on réalise une forme de construction étroite qui rend l'outil particulièrement apte au poinçonnage de trous très rapprochés.
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La bille sert non seulement de butée fixant là limite superiefi- re du mouvement du poinçon par rapport au manchon, mais encore et surtout de dispositif anti-friction empêchant le poinçon de se coincer dans le manchon sous l'effet du mouvement oscillant dû à la résistance du fluide dans le cylin-
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dre 30 et dans le récipient 3Z. pendant les courses motrices du poinçon:"
Les caractéristiques de l'invention ont été décrites à titre d'' exemple en tant que s'appliquant à un outil à perforer dont les éléments for- ment un groupe indépendant.
Mais il doit être bien entendu qu'elles ne sont pas nécessairement limitées à des groupes indépendants de cette nature, et qu'il n'est pas indispensable que la tête 28 du poinçon serve à actionner le piston 31 pour comprimer le fluide dans le cylindre 30 et dans le récipient 34. de la manière indiquée et 'dans le but envisagé.
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PUNCHING MACHINE.
The present invention relates to a machine tool of the type characterized by an elastic device which accumulates energy during the working runs of the machine and releases it at the end of the working strokes to return or help to make the machine. return the machine or its parts to their initial positions. More particularly, the invention relates to an elastic device which accumulates energy by compressing a fluid and releases it allowing the compressed fluid to expand.
The elastic device according to the invention is characterized by features which allow it to be easily adapted to various kinds of machines, although particularly advantageous results can be obtained by incorporating the elastic device into machines in which the elastic device is used. available space is limited and to those in which the forces to be accumulated and restored are considerable.
The elastic device according to the invention can therefore be incorporated under particularly advantageous conditions in punching and perforating machines of the type in which the punches and the dies are combined forming an independent assembled group, so that the element mo- bile can be actuated by the piston of a normal press and in this case the elastic device has the effect of returning the punch to its original position during the return stroke of the piston and, at the same time, detaching the part of the punch.
It has been common practice until now to generate by mechanical springs the forces which are necessary to detach the part from the punch, after the working stroke of the latter. The use of mechanical springs for this purpose has given rise to extremely unfortunate restrictions as regards the thickness and the nature of the materials which can be punched or perforated, since the possibility of using the machine for this purpose inevitably depends, in any given particular case, on the ability of the ejector device to disengage the punch after the punching or perforating strokes.
Because of this restriction, it has not been practically possible heretofore to perforate metal parts with a thickness substantially greater than 6.3 mm. It was also not possible to punch holes with a diameter of
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be notably greater than 50g8 mm without making use of an expensive dispositirjéjëcteur. In the case of large-dimension punches, a gra-aa7resso: sharpening the punch does not give satisfaction because a large diameter spring in wire of a given size is soft and its ejection power is' ihsufflsàn'6, unless it has been put under a strong enough initial load.
The load initiated by itself is harmful, because it puts considerable forces on the punch and the ejector device. - - - -
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The mechanical springs of the ejector devices have other disadvantages, among which a serious disadvantage consists in the considerable size of these springs and consequently, the increase in the height of the column of the punching machine. They also have the effect of increasing the width of the mechanisms, thus preventing the punching of the three as close together as would be possible in their absence.
Mechanical springs still have the disadvantage of being exposed to fatigue and of breaking often, in par .:. especially if the piston of the press which actuates Movable isolation of the
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punching or perforation can extend its stroke to the point of bringing the various coils of the spring into contact with each other.
According to the invention, the use of a fluid, preferably an oil or other suitable liquid, which compresses and decreases in volume during the working stroke of the machine, is contemplated so as to accumulate in this fluid a quantity. amount of energy which can be released by allowing the fluid to relax, and thus returning the mechanism to its normal position at the end.
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of his working race. The oil used as a compressible fluid has the advantage of being able to undergo a pressure of 3515 kg / brnS while its volume thus decreases by about 13%. though the volume of silicone oil and other oils can decrease up to 26% under the same pressure.
Since the maximum acceptable compressive force of a mechanical spring generally does not exceed ($ not i0.3 kg / cm2. It is easy to use the following elastic device 1-9, biven- tion is likely to exert in the same space. ejection forces which are much greater than those which can be obtained with mechanical springs Although for various reasons the benefit thus obtained may not reach
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0 for 1s it is easy to make an overall profit of 8 to 10 for 1o., J! M du In other words, it is possible, by means of a fluid used in the manner envisaged according to the invention, to bring into play ejection forces 800% to 1000% greater than those which can be obtained with a mechanical spring, except for the same size restrictions.
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The main object of the invention consists in an elastic device of the type, general mentioned above, capable of accumulating energy so as to give rise to considerable efforts to accomplish a job in as small a space as possible.
Other objects of the invention are the following: an elastic device which can be combined with a punching and perforating machine, so as to make it possible to punch or perforate parts much thicker than before when the ejection forces by mechanical springs; an elastic device which can be combined with a mechanism '
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performing work so that the force exerted is directly proportional to the force which is necessary to return the mechanism to its initial position at the end of the working stroke;
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an elastic device whose Inaction is exerted in straight lines to which it is not necessary to apply an initial load;
an elastic device which can be mounted completely on the side of the element performing the work and which, therefore, makes it possible to make it shorter ,. more rigid and more robust, the punching column and. at the same time, reduces the gap or opening of the press;
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a jaoincanner or perforation mechanism in which the shape of '/. construction and location of the elastic device with respect to it
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of punching are chosen so as to obtain a narrow device which has the advantage of being particularly suitable for punching holes, or perforations close together; - - a punching or perforating mechanism constructed in such a way as to make mechanical springs unnecessary;
a punching or perforating mechanism whose new construction shapes and arrangement of the elements simplify and make construction less expensive, while ensuring correct operation. "
The invention is hereinafter described in detail with reference to the accompanying drawings in which the pin 1 is a side elevation, with partial section, of one embodiment of an independent punching mechanism according to the invention, the pin 2 is a partial section showing the relative positions of the elements at the end of a working stroke of the punch and before the elements return to their positions of the pin 1;
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fig. 3 is a partial plan view of the portion of the mechanism of fig 2 and FIG. 4 is a detail section taken on line 4-4 of FIG.
2.
The characteristics of the invention are described as applying to a perforating tool which, as can be seen, all has the form of an independent group and comprises a C-shaped frame 20 respectively carrying the punch and the die 21 and 22. The axial movement of the punch 21 is, guided
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by a guide and ejection sleeve 23 ,. A ball allows the punch 21 and the sleeve to take a relative axial movement between defined limits.
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completed.
This ball 2 is housed in grooves 2 and 26 directed parallel to the axis facing each other and provided respectively in the punch and in the sleeve, it being understood that the upward movement of the
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punch to the sleeve 2, m freeze 1 stops when the lower end of the groove comes close to the upper end of the groove 26.
The ball can be introduced during assembly in grooves \ 3S 'and 26 through a hole drilled in ana, 1 <aoe ± flaio The elements are constructed so that, during normal use of the tool, the lower end (the groove 2 does not descend not low enough to allow the ball to escape through hole 27, as indicated by pin 2 on which the punch and the
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guide and ejection occupy their positions at the end of the stroke down.
According to the invention, the punch 21 comprises a head 28 which extends laterally in the direction of the closed end of the frame 20 and which overhangs a lateral extension 29 of the guide sleeve. and ejection 23.
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A cylinder 2Q is disposed between the head 2 and the extension 2, and contains spaced pistons 3.1 and 32. having the same axis. The first comes into contact with the underside of the head 28 and the second with the upper face.
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lower of the extension 29. and the guide and ejection sleeve 2 comprises a notch 11 which allows the cylinder 36. to be brought closer to the shank of the punch. The cylinder z0 communicates between the spaced pistons Jl and 32. by an orifice of reduced section 6 with a container 3 which has the form of a cartridge, one open end of which is threaded to receive a threaded extension 3i of the cylinder 3j3, o Cylinder 30 and vessel 34 form a reservoir of compressible fluid and when the tool is in use the vessel and cylinder are full of fluid.
The normal effect of the fluid is to support the punch and the guide and ejection sleeve in a raised position,
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and pistons 31 and 32, in spaced relative positions. freeze 1.
A guide pin 37 carried by the upper arm of the frame 20 has an interior extension which enters a groove 38 formed in the lower end of the guide and ejection sleeve; to prevent it from rotating when it moves back and forth while the tool is running.
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The cylinder 30, the pistons 21 and-12 and the container '3péuvent will form as shown, a subgroup the cross section of the.
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the container being polygonal and the container being fixed in a removable manner by collars 30a in a longitudinal cavity of the same shape 0 formed in the upper face of the upper arm of the frame 20.
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The tool can be operated by an ordinary press, fig. '2, the piston of which is designated by AL and the base by 2. The elements of the tool and of the press are shown in the positions they occupy - at the end of a working stroke during which the punch 21 has cooperated with the die 22 to drill a hole in a part 43. During the first part of the working stroke, the movement of the punch is transmitted, by the pistons 31 and 32 and by the fluid located between these pistons, to the guide sleeve and
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ejection 23. which approaches the part and comes into contact with elle avaiit the punch.
As the working stroke continues and the ejector sleeve 23 remains stationary, the punch enters the workpiece, as can be seen as the fluid in cylinder 30 and container 34 compresses. The compression of the fluid begins ,, fig. 2 ;, at the moment when the pis-
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your lower 32 remains motionless, while the piston: it advances towards "him.
Energy thus accumulates in the compressible fluid and, when the pis-
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ton jl goes back, the compressed fluid can relax and reverberate the elements in the positions of fig.l, thus detaching the punch from the part. it being understood that, because the diameter of the piston 31 is larger than that of the piston 32 (and the unbalanced surfaces thus formed of the pistons) all the elements are moved upwards.
The compressible fluid used in the manner shown and described has the advantage of giving rise to ejection forces which are much greater than those which can be obtained with ordinary mechanical springs in a limited space. Which makes it possible to punch much thicker parts than was previously possible with mechanical springs. The provision
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tif in which the ejection forces accumulate being located completely 3 'on one side of the punch, the punch column can be shorter and very robust and. \! at the same time, a narrow construction form is produced which makes the tool particularly suitable for punching very close holes.
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The ball serves not only as a stopper fixing the superficial limit of the movement of the punch relative to the sleeve, but also and above all as an anti-friction device preventing the punch from getting stuck in the sleeve under the effect of the oscillating movement due to the sleeve. fluid resistance in the cylinder
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dre 30 and in the container 3Z. during the driving strokes of the punch: "
The characteristics of the invention have been described by way of example as being applied to a perforating tool the elements of which form an independent group.
But it should be understood that they are not necessarily limited to independent groups of this nature, and that it is not essential that the head 28 of the punch serve to actuate the piston 31 to compress the fluid in the cylinder. 30 and in the container 34. as indicated and for the intended purpose.