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L'objet de la présente invention est appelé à servir à divers usages, comme il apparaîtra aisément de la description,mais est particulièrement applicable comme man- drin porte-taraud,et sera décrite principalement à propos de cette application. L'invention comporte des moyens inédits destinés à arrêter la rotation lorsque l'effort atteint une valeur déterminée d'avance et pour relâcher le couple ou le moment de torsion agissant sur le taraud,cela jusqu'au réen- olenohement.
Une des caractéristiques principales de l'invention réside dans l'emploi de rouleaux d'outrepassement,ainsi que d'une chemise ou pièce d'entraînement élastique, dont l'ac- tion d'entraînement est semblable à celle d'un embrayage à rouleaux,dont elle diffère cependant en ce sens que,dans l'objet de l'invention, les rouleaux sont en mesure de quit- ter complètement les cames d'entraînement lorsque le couple devient excessif,cela en passant par-dessus des parties en
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saillie de la pièce entraînée,tout en provoquant une déforma- tion de la chemise ou du carter élastique.
Dans les dessins annexés:
La Fig.l est une vue en coupe longitudinale du mandrin ponctionné selon l'invention, certaines parties étant bri- sées pour la facilité de la représentation.
La Fig.3 est une vue en soupe transversale prise suivant la ligne 2-2 de la Fig.l.
La Fig. 3 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 3-3 de la Fig.l.
La Fig.4 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 4-4 de la Fig. l.
La Fig.5 est une vue de détail en coupe analogue à la Fig.4,mais à une échelle plus grande que vue montrant une phase du mouvement des rouleaux.
La Fig.6 est une vue schématique montrant l'action d'en- traînement exercée par les rouleaux sur les cames de la pièce entraînée.
La Fig.7 est une vue schématique à plus grande échelle, montrant le fonctionnement du mécanisme d'embrayage ou d'en- traînement .
La Fig.8 est une vue fragmentaire de détail montrant également le fonctionnement du dispositif.
La Fig.9 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation de variante du mandrin, cette Fig. montrant les moyens pour régler le couple d*entraînement ou moment de tension devant être appliqué au taraud ou autre outil.
La Fig.10 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 10-10 de la Fig.9.
La Fig.ll eat une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 11-11 de la Fig.9; et
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La Fig.12 est une vue en coupe longitudinale destinée à mettre en évidence l'action des moyens de réglage.
Les Figs. 13 à 21 inclus sont des vues schématiques montrant les déplacements des organes au cours des diverses opérations.
Comme on le voit dans les dessins ci-dessus, 15 désigne une pièce d'entraînement cylindrique ou en forme de cuvette, une extrémité de cette pièce étant fermée, comme montré en 16 et étant munie d'une queue 17 ou d'un organe approprié quelconque,permettant de monter cette pièce dans une machine- outil ou taraudeuse, appelée à entraîner la dite queue.La pièce entraînée 18 est montée dans la pièce d'entraînement et est maintenue dans une position centrale, à une de ses extrémités,au moyen d'une bille 19 qui s'engage dans un creux conique 20 prévu dans l'organe d'entraînement et dans un creux analogue 21, pratiqué dans la pièce entraînée.
L'extré- mité opposée de la pièce entraînée est montée dans un roule- ment à billes 22,comme montré dans les dessins, les divers éléments étant maintenus en place à l'aide d'une bague file- tée 23,prévue dans l'extrémité de la pièce d'entraînement.
Cette dernièEe est pourvue d'un prolongement 24 de moindre diamètre, qui s'étend au-delà de la bague filetée et est muni d'un organe approprié quelconque,tel qu'une douille de serrage 25 par exemple, destiné à recevoir le taraud ou autre outil à entraîner.La bague filetée 23 est de préférence munie d'une garniture ou d'une rondelle 26 destinée à empêcher l' entrée de poussières autour du prolongement 24.
Comme montré clairement dans la Fig.7,la pièce entraînée 18 présente deux zones planes 27 et 28, situées en opposition ces zones étant sensiblement parallèles l'une à l'autre et constituant les surfaces de came d'entraînement pour les deux rouleaux 29 et 30, cette disposition étant analogue à celle d'un embrayage habituel à rouleaux ou à billes.Au voi-
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sinage des surfaces planes 27 et 28 sont prévues des surfa- ces sensiblement planes 31 et 32,quelque peu analogues aux premières,les surfaces 31 et 32 étant diamétralement oppo- sées, et étant non pas tangentielles à la surface de la pièce entraînée, mais légèrement inclinées,de façon à déterminer un moindre diamètre pour le contact avec les rouleaux.
Une came ou une surface de libération de rouleaux, de forme cylindrique, désignée par 33,s'étend depuis un côté de la surface plane 27,le long de la périphérie de la pièce entraî- née,jusqu'à un bord de la surface plane secondaire 32, cette surface de came étant excentrique par rapport à la pièce entraînée et laissant dans sa partie la plus basse ou ex- trême un espace suffisant entre elle-même et la surface in- térieure de la pièce d'entraînement 15, pour permettre le passage des rouleaux, comme montré dans la Fig.7.
Une came ou surface de libération de rouleaux complé- mentaire,désignée par 34 et décalée à 180 par rapport à la surface 33, s'étend depuis un bord 55 de la surface plane 28 jusqu'au bord 36 de la surface plane 31. Cette dernière came est également cylindrique en substance,tout en étant légèrement excentrique par rapport à l'axe de la pièce en- traînée,de sorte que l'intervalle entre la came et la surface intérieure de la pièce d'entraînement est suffisant pour libérer les rouleaux.
Les rouleaux d'entraînement 29 et 30 sont maintenus dans la position de fonctionnement à l'aide d'une cage cylindri- que 37 disposée entre les pièces d'entraînement et entraînée, cette cage étant munie de fentes longitudinales 38 et 39, destinées à recevoir les rouleaux.Afin de limiter le mou- vement de rotation,par rapport à la cage,de la pièce en- traînée, et de limiter ainsi le mouvement périphérique des rouleaux,à des distances déterminées d'avance, une extrémité de la cage est munie d'un découpage périphérique 40 dans
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lequel pénètre une dent ou un ergot 41 qui s'étend radialement depuis l'extrémité voisine de la pièce entraînée .comme montré en particulier dans les Figs.
1 et 2.Les mouvements relatifs des rouleaux dans le sens périphérique sont limités par le fait que l'ergot 41 est arrêté par les épaulements 42 et 43 prévus aux extrémités du découpage 40.
Lorsque la pièce d'entraînement et la pièce entraînée occupent les positions représentées dans la Fig.7,tandis que les rouleaux 29 et 30 se trouvent dans les positions que l'on peut désigner comme étant les points médians des surfaces planes ou cames d'entraînement 27 et 28 et que,d'autre part, la pièce d'entraînement commence à tourner dans le sens in- diqué par les flèches, les phénomènes suivants se produisent aussitôt que la pièce entraînée rencontre une résistance,comme cela se produit pendant l'opération de taraudage:
Les rouleaux d'entraînement sont soumis à une compression ou tendent à imprimer une rotation à la pièce entraînée,comme c'est géné- ralement le cas dans les embrayages à rouleaux.Toutefois,dans le cas de la présente invention,la situation est radicalement différente de celle d'un embrayage à rouleaux, lorsque la résistance devient trop élevée, étant donné que le cylindre ou la pièce d'entraînement 15 est élastique et que, lorsque la résistance atteint une valeur trop élevée, les rouleaux passent par-dessus des crêtes ou points culminants situés aux limites des cames d'entraînement, de telle sorte que la pièce d'entraînement se déforme au voisinage des rouleaux,
tout en se rétrécissant ou s'aplatissant suivant le diamètre décalé à 90 par raoport aux points où la pression est ap- pliquée.Il ressort de ce qui précède que la pièce d'entrai- nement agit comme une bague élastique ou un cylindre soumis à des forces internes agissant dans des sens diamétralement opposés.
Aussitôt que les rouleaux passent par-dessus des
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crêtes ou les points culminants,ils roulent le long des sur- faces de relâchement cylindriques 33 et 34, oe qui a pour effet de réduire l'effort d'entraînement,étant donné que la seule force entrant en jeu à ce moment est le frottement de roulement, Pendant qu'ils roulent le long de ces surfaces de relâchement cylindriques, vers les points les plus bas de celles-ci, ces rouleaux qui sont maintenus dans ces positions par la cage à rouleaux,ne sont soumis à aucun effort.Par conséquent,le carter extérieur peut tourner librement autour de la pièce entraînée,désormais immobilisée et,vu le relâchement complet ainsi obtenu, aucune chaleur de frottement n'est engendrée,
comme cela risque de se produire avec d'autres types de man- drins.Cette disposition élimine en outre tout entre-choquement bruyant entre organes d'embrayage en cours de déclenchement ou d'enclenchement,comme cela risque de se produire avec des mandrins d'autres types.Le bris des tarauds est presque com- plètement éliminé par le fait que le taraud est tout à fait libéré de l'entraînement par la broche de la machine-outil en marche.Lorsque l'opérateur renverse la rotation de la broche en vue de retirer le taraud du trou, le carter ou pièce d' entraînement 15 commence une rotation en sens opposé,la pièce entraînée demeurant alors stationnaire.
On applique généralement de la graisse entre les pièces d'entraînement et entraînées,ce qui a tendance à exercer un léger freinage sur les rouleaux lorsque ceux-ci sont appelés à repartir dans le sens opposé,la disposition étant telle que, aussitôt que ces rouleaux rencontrent les surfaces op- posées,ils sont entraîneur la pièce d'entraînement et amè- nent la pièce entraînée à tourner d'une quantité suffisante pour inverser le sens de rotation du taraud,de façon que celui-ci puisse être retiré du trou taraudé.On remarquera que le couple mis en jeu lorsque les rouleaux reviennent
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vers leurs positions initiales le long des surfaces cylin- driques 33 et 34 est moins élevée.Cette réduction du couple est une caractéristique importante,
étant donné que la rota- tion du taraud en vue de son retrait du trou demande un cou- ple moindre que son entraînement dans le sens du taraudage.
Il est bien entendu que les divers éléments du mandrin perfectionné selon l'invention doivent être exécutés en une matière appropriée et être étudiés en vue de diverses opérations à accomplir.La chemise extérieure,c'est-à-dire le carter ou la pièce d'entraînement,est soumise à l'action déformante des rouleaux, lorsque ceux-ci passent par-dessus des crêtes ou points culminants de la came, les divers organes devant être proportionnés de telle façon que la déformation de la pièce d'entraînement ne soumette pas celle-ci à une sollici- tation au-delà de la Imite élastique de la matière dont elle est exécutée.Ces conditions étant remplies,la pièce d'entraî- nement conservera son élasticité, c'est-à-dire, agira comme un ressort, pendant un temps presque indéfini.
Les rouleaux sont également soumis à des efforts de pression extrêmement élevés,et il convient d'employer des matériaux appropriés afin d'éviter que ces efforts ne causent pas de détériorations En se conformant à la pratique des constructions bien conçues et en demeurant, avec une marge de sécurité,en deçà des limi- tes imposées par les propriétés physiques des éléments,on peut réaliser un mandrin qui résiste à l'usure de façon presque complète et qui doit seulement vaincre un frottement de roulement.Par conséquent, un tel mandrin peut durer d'une façon presque indéfinie.
Le dispositif tel que décrit oi-dessus peut être considé ré comme un mandrin porte-taraud à couple fixe qui convient pour l'entraînement d'un taraud d'une seule dimension,et cela pour le taraudage de matériaux d'un certain type.
Toutefois, lorsqu'on désire modifier le couple maximum
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devant provoquer le relâchement de l'outil, on peut appliquer diverses solutions,qui impliquent principalement des modifi- cations dans les éléments de construction.Une solution con- siste à réduire la longueur effective de la surface de con- tact .des rouleaux, ce qui peut être obtenu en insérant des rouleaux dtun diamètre plus petit ou en rectifiant partiel- lement les rouleaux,demanière à obtenir la réduction du cou- ple pour lequel le relâchement aura lieu.D'autres solutions visant à réduire le couple final apparaîtront clairement à tous ceux qui sont familiarisés avec de tels dispositifs;
néanmoins,l'invention prévoit également des moyens propres à régler le couple, comme montré en particulier dans les Figs. 9 à 12.
Dans le mandrin décrit ci-dessus,le degré de déformation du carter, c'est-à-dire de la pièce d'entraînement,au moment où les rouleaux outrepassant les crêtes des cames,constitue une mesure du couple maximum réalisable.Afin de pouvoir renforcer le carter, c'est-à-dire, augmenter sa rigidité,en vue d'accroître le couple, l'invention prévoit un second carter au cylindre 44 qui s'adapte par-dessus de la pièce d'entraînement 15a dont il peut être séparé par un léger espace annulaire 45.
Comme montré dans ces Figs,la chemise intérieure ou pièce d'entraînement 15a présente une forme conique et est munie à son extrémité de grand diamètre d'un filet 4.6.Le carter ou cylindre extérieur 44 présente une conicité correspondant à celle du carter 15a et est muni d'un filet 47 appelé à se visser sur le filet 46.Une bague de garniture ou de joint 48 est prévue au voisinage de l' extrémité opposée, afin d'empêcher l'entrée de poussières et souillures analogues. Grâce à cette disposition, l'inter- valle entre les deux carters ou chemises peut être réglé à volonté,ou bien, la chemise extérieure peut être serrée contre la chemise intérieure avec un degré de pression vou-
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lu quelconque.
Lorsqu'il existe un intervalle entre la chemise inté- ' rieure et la chemise extérieure,le' mandrin étant en cours d' utilisation,la chemise intérieure ou pièce d'entraînement se déforme jusqu'à ce qu'elle exerce une pression contre la chemise extérieure,après quoi les deux chemises se déforment simultanément.Ceci a pour effet d'augmenter la rigidité mé- canique de la chemise intérieure, rigidité qui peut être réglée de façon appropriée en modifiant l'intervalle entre les chemises ou en augmentant la pression exercée par la chemise extérieure contre la chemise intérieure.
On conçoit que grâce à cette disposition,les deux car- ters ou chemises agissent d'une manière analogue à celle de ressorts à lames, mais dont les lames seraient circulaires et dont l'action élastique est déterminée par le degré de déformation.
Etant donné que le carter extérieur n'est pas en contact avec les rouleaux, il n'est pas indispensable de l'établir en une matière résistant à l'usure, ni de le tremper.Ce système de réglage permet d'établir l'outil en question pour une large gamme de tarauds et de matières à tarauder, ou pour des utilisations analogues,Il ressort de la présente description que le mandrin perfectionné selon l'invention peut être utilisé non seulement pour l'entraînement de ta- rauds,mais aussi pour l'entraînement de forets,pour le vis- sage d'écrous ou de goujons et que, moyennant certaines mo- difications,ce dispositif peut être utilisé comme broche ou mandrin extensible destiné à maintenir des pièces en travail.
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LEGENDE DES FIGUREE 13 à 21 a) entraînement-avant b) pièce entraînée c) pièce d'entraînement d) marche normale pour taraudage de trous borgnes e) début outre-passement à relâchement en marche avant f) marche normale pour taraudage de trous borgnes g) position de relâhement en marche avant h) marche normale pour taraudage de trous borgnes i) renversement de la broche j) début d'entraînement du rouleau en marche arrière k) marche normale pour retirer le taraud d'un trou borgne 1) renversement de la broche m) rouleau quittant la zone d'outre-passement marche arrière. n) marche normale pour retirer le taraud d'un trou borgne. o) renversement de la broche. p) position d'entraînement en marche arrière. q) marche normale pour retirer le taraud d'un trou borgne. r) entraînement arrière. s) arrière t) mouvement du rouleau A.
u) entraînement avant. v) avant w) entraînement avant. x) mouvement du rouleau B y) entraînement arrière. z) marche normale pour taraudage d'un trou à jour a') outrepassement en marche arrière. b') sécurité o'} taraud grippé dans trou.Réenclenchement manuel d') osition de relâchement en marche arrière. et) taraud grippé dans trou.Réenelenchement. f') Sécurité.