Outil à percussion rotatif La présente invention a trait à un outil à percussion rotatif, pour le serrage d'écrous, boulons, etc., comprenant un tasseau, un mo teur, un marteau monté de façon à être entraîné rotativement par ledit moteur de manière à entrer périodiquement en contact avec le tas seau pour le frapper d'une série de coups de marteau rotatifs et un dispositif élastique com prenant un ressort, intercalé entre le tasseau et la pièce en travail pour transmettre à ladite pièce la force de rotation du tasseau.
Cet outil est caractérisé en ce que le res sort est maintenu sous tension et monté de façon qu'il soit soumis à une tension addition nelle lorsque la force qu'il transmet dépasse une valeur déterminée à l'avance, afin que le dispositif élastique agisse comme un élément de transmission de force relativement rigide lorsque cette force est inférieure à une valeur déterminée à l'avance et comme un élément de transmission élastique lorsque cette force dépasse ladite valeur et en ce qu'un mécanisme interrupteur est relié audit dispositif et actionné chaque fois que le ressort est soumis à une tension additionnelle.
De cette façon, le ressort qui a été tendu à l'avance sert de moyen de transmission de pratiquement toute l'énergie du marteau ou du tasseau, déployée pour faire tourner la pièce jusqu'à ce que cette pièce atteigne un certain degré de serrage ; après quoi, une partie de l'énergie du marteau est emmagasinée par le ressort. L'énergie ainsi emmagasinée par le ressort peut être utilisée pour actionner un dispositif d'arrêt destiné à interrompre le fonctionnement de l'outil à percussion à un certain degré de serrage, déterminé à l'avance, de la pièce.
Le dispositif limitant le couple de torsion est de préférence réglable, de façon que la force de torsion maxima, transférable du tas seau à la pièce, puisse être modifiée dans une assez grande mesure.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme d'exécution de l'objet de la présente invention et une variante d'un détail.
La fig. 1 en est une vue partielle en élé vation verticale, partiellement en coupe, repré sentant un outil à percussion rotatif muni d'un dispositif de limitation du couple de torsion. La fig. 2 en est une vue partielle en élé vation verticale représentant une variante du ressort. La fig. 3 en est une vue en coupe trans versale selon 3-3 de la fig. 1, vue dans la direction des flèches. La fig. 4 en est une vue en coupe trans versale selon 4-4 de la fig. 1, vue dans la direction des flèches.
La fig. 5 en est une vue en coupe trans versale selon 5-5 de la fig. 1, vue dans la direction des flèches et montrant un dispositif de réglage permettant de faire varier le couple de torsion maximum appliqué à la pièce. La fig. 6 est une vue en coupe transversale selon 6-6 de la fig. 2, vue dans la direction des flèches.
La fig. 7 en est une vue partielle en élé vation verticale représentant partiellement en coupe l'extrémité postérieure de l'outil à per cussion de la fig. 1 et montrant des détails de la commande manuelle du moteur (en position d'interruption) et du mécanisme de déclenche ment pour arrêter automatiquement le moteur.
La fig. 8 en est une vue partielle en coupe, en élévation, montrant les mécanismes repré sentés à la fig. 7 avec le moteur enclenché en position de fonctionnement.
La fig. 9 en est une vue partielle en coupe, en élévation, représentant les mécanismes dé crits à la fig. 7 et le mécanisme de déclenche ment dans sa position déclenchée. La fig. 10 en est une vue partielle, en pers pective partiellement en coupe, montrant la connexion entre le ressort et le tasseau. La fig. 11 en est une vue partielle, à plus grande échelle, montrant les griffes représentées à la fig. 10.
La fig. 12 en est une vue en coupe trans versale partielle, selon 12-12 de la fig. 7, vue dans la direction des flèches et représentant les détails du mécanisme de déclenchement. La fig. 13 est une vue en coupe transversale partielle, selon 13-l3 de la fig. 7, vue dans la direction des flèches. L'outil représenté au dessin comprend un carter 10 dans lequel est logé un moteur 12 relié par un engrenage convenable 14 à un élé ment servant de marteau 16 qu'il fait tourner..
Disposé à la partie intérieure du carter 10 de façon coaxiale avec l'élément servant de mar teau 16, se trouve un élément 19 servant de tasseau, muni d'une paire de taquets ou grif- fes 20 disposés de façon à entrer en contact avec une paire de taquets similaires 22 du marteau 16. L'élément formant tasseau 19 est relié par l'intermédiaire d'un dispositif 24 limi tant le couple de torsion à une pièce 26, afin de transmettre la force de torsion du marteau à ladite pièce.
Dans l'outil représenté, le moteur 12 tourne de façon continue durant toute l'opé ration de serrage. Le marteau 16, d'autre part, ne tourne de façon continue que durant la partie initiale ou d' amorçage du cycle de serrage lorsque la pièce est relativement déga gée. Durant cette période, le marteau 16 demeure au contact de l'élément formant tasseau 19. Lorsque la pièce est serrée progres sivement, la résistance à la rotation de l'en clume augmente progressivement et lorsque cette résistance dépasse celle d'un couple ou force de torsion déterminé à l'avance, le mar teau 16 est dégagé de l'élément formant tas seau 19 et ensuite accéléré rapidement pour appliquer un coup sur l'élément formant tas seau 19, afin de serrer la pièce.
Dans ce but, la connexion d'entraînement entre l'arbre moteur 28 et le marteau 16 a la forme d'une came 30 comprenant des rainures en forme de V renversé 32 dans lesquelles sont logées des billes 34 qui sont au contact de la surface antérieure d'un épaulement inversé 36 du marteau 16. Le marteau 16 est projeté de façon continue dans sa position avancée (telle que représenté à la fig. 1) au contact de l'élé ment formant tasseau 19 au moyen d'un res sort 38. Lorsque, toutefois, la résistance à la rotation du tasseau atteint une certaine valeur déterminée à l'avance, dépendant du degré de serrage de la pièce, l'élément formant tasseau 19 abaissera la vitesse de rotation du marteau 16 au-dessous de celle de l'axe 28.
La rotation de l'axe 28, par rapport au marteau 16, fera reculer les billes 34 dans la rainure 30, provo quant ainsi l'entraînement en arrière du mar teau 16 et la compression du ressort 38, ainsi que le dégagement des griffes 22 du marteau des griffes 20 du tasseau. Une fois ces griffes dégagées, le marteau est accéléré dans son mou vement rotatif à la vitesse de l'axe 28 plus la vitesse rotatoire supplémentaire impartie au marteau, par rapport à l'arbre 28, par le res sort 38, du fait que ce dernier fait avancer le marteau le long des cames 30 pour l'amener en position appropriée pour frapper à grande vitesse le tasseau 19.
Il faut noter que l'ampleur de la force rotative exercée par le marteau sur le tasseau, exception faite de la force requise pour accé lérer le tasseau et les pièces 24, 54 et 57 qui y sont reliées, est déterminée essentiellement par la résistance à la rotation du tasseau op posée par la pièce. Par exemple, si une force de torsion de 15 kgm seulement est requise pour faire tourner un écrou, le marteau et le tasseau ne peuvent exercer qu'une force rota tive de 15 kgm ; de façon similaire, une force rotative de 30 kgm seulement est exercée lorsqu'une force de 30 kgm seulement est requise pour faire tourner l'écrou.
En pratique, la force de torsion requise poux faire tourner l'écrou variera évidemment au cours de chaque coup de marteau - c'est-à-dire seulement 15 kgm peuvent être nécessaires pour faire tourner l'écrou au début du coup de marteau - et ce couple de torsion augmentera à me sure que l'écrou est serré, de sorte qu'à la fin du coup de marteau un couple de torsion de 20 à 30 kgm pourra être nécessaire pour faire tourner l'écrou.
L'énergie du marteau est pra tiquement la même à chaque coup et, par conséquent, si l'on suppose que les conditions de serrage sont identiques.et que la connexion entre le marteau et le tasseau est relativement rigide, l'écrou tourne beaucoup plus sous l'effet d'un coup lorsqu'il est peu serré que lorsqu'il est très serré.
Pour limiter à une force déterminée à l'avance le couple de torsion appliqué par l'outil à la pièce, soit l'élément de marteau 16, soit l'élément formant tasseau 19 se compose de deux parties et l'une de ces parties com prend un ressort tendu à l'avance destiné à transmettre le mouvement rotatif d'une partie. à l'autre. Dans la forme d'exécution décrite, c'est l'élément formant tasseau qui est en deux parties, .l'une de ces parties, 18, étant appelée tasseau et l'autre, 39, élément de connexion entre le tasseau 18 et la pièce 26, la connexion étant complétée par la pièce 56.
Un ressort 40 est relié à l'une de ses extré mités (en 50, fig. 1) au tasseau 18 ; l'élément de connexion 39 sert à relier l'autre extrémité du ressort au tasseau (en 59 et 60, fig. 4 et 11), dans un état de tension préalable. La liaison entre l'élément 39 et le tasseau est telle qu'elle permet un mouvement relatif dans un seul sens entre le tasseau et la pièce.
Dans ce dispositif, le ressort 40 sert de pièce de transmission relativement rigide, trans mettant pratiquement toute l'énergie du mar teau à la pièce 26, aussi longtemps que le couple de torsion du ressort 40 ne dépasse pas une certaine grandeur déterminée à l'avance. Lorsque, toutefois, la pièce atteint un certain degré de serrage auquel la force de torsion du tasseau dépasse le couple de tension im primé -à l'avance au ressort 40, ce dernier sert de connexion élastique et est encore surtendu de façon à permettre au tasseau 18 de tourner par rapport à la pièce 26. Ainsi, seule une partie de l'énergie du marteau est transmise à la pièce, une partie de cette énergie étant dé pensée pour tendre le ressort 40.
Si l'on considère plus en détail la construc tion du dispositif limitant le couple de torsion 24, le ressort 40 représenté à la fig. 1 com prend une paire de tubes disposés concentri quement 42 et 44, respectivement, reliés l'un à l'autre par soudure de leur extrémité posté rieure. L'une des extrémités du ressort 40, la partie antérieure du tube intérieur 42, est reliée au tasseau 18 au moyen d'une tige 48. La tige 48 est reliée à sa partie antérieure 46 au tube 42 et traverse l'axe du tube 42 pour le relier au tasseau par son extrémité postérieure carrée 50, engagée dans une ouverture car rée 52 du tasseau 18.
L'autre extrémité du ressort - c'est-à-dire l'extrémité antérieure du tube 44 - est desti née à être reliée à la pièce 26. Un dispositif pour relier le ressort 40 à la pièce 26 et pour fixer ce même ressort 40 sous tension préalable au. tasseau, est monté sur le ressort 40 et le tasseau 18. Dans la forme d'exécution repré sentée au dessin, ce dispositif comprend un élément de connexion 39 de forme tubulaire relié à la partie antérieure du ressort exté rieur 44 par la cheville 62 fixée dans une ouverture 61 de la calotte terminale du res sort 56.
Trois griffes 59 disposées à la partie postérieure de l'élément 39 sont prévues pour s'engager dans un trio de griffes 60 similaires, disposées à la partie antérieure du tasseau 18 (voir fig. 10). Un canon de forme courante 54 relie l'élément 39 à la pièce.
La fig. 2 représente un ressort 96 de sec tion transversale cruciforme qui peut être uti lisé à la place du ressort tubulaire 40. On voit qu'il se termine, à l'une de ses extrémités, par une pièce carrée 97 destinée à s'engager dans le tasseau et, à son autre extrémité, par un passage transversal 98 destiné à être traversé par la cheville 62.
Afin de permettre de régler la tension pré alable du ressort, l'ouverture 58 est rendue plus large que la cheville 62 et une vis 66 est introduite dans l'élément de connexion 39, de façon à exercer une pression contre la partie terminale de la cheville 62 traversant une ex trémité du ressort 40. L'introduction de la vis 66 dans l'élément de connexion 39 provoque une rotation de la cheville 62 et, par consé quent, celle d'une extrémité du ressort 40 dans la direction inverse de celle des aiguilles d'une montre comme représenté à la fig. 5. Dans la mesure où l'extrémité opposée du ressort 40 est retenue en position fixe par le tasseau 18, une telle rotation de la goupille 62 provoque une mise sous tension du ressort 40.
La mise sous tension du ressort 40 tend à faire tourner l'élément de connexion 39 dans la direction de la rotation du tasseau pendant l'opération de serrage de l'outil (rotation à droite telle que représentée à la fig. 1), ce qui a pour effet d'amener les faces antérieures 63 des griffes 59 au contact des bords postérieurs 64 des griffes 60 du tasseau. La longueur des griffes 59 et 60 est telle que lorsque l'élément 39 et le tasseau 18 sont assemblés sur le res- sort 40, les griffes 59 et 60 sont engrenées incomplètement l'une dans l'autre (voir fig. 10 et 11).
De cette façon, il reste un espace libre entre les faces antérieures 67 et les bords pos térieurs 70 des griffes 60 et 59 respectivement, de façon que le tasseau peut être amené à tourner par rapport à l'élément de connexion 39 dans la direction de rotation du tasseau pen dant l'opération de serrage et exercer ainsi une tension supplémentaire sur le ressort 40.
Il faut noter que si l'on ne tient pas compte de l'inertie de l'élément de connexion 39 et de la pièce, le tasseau ne peut pas tourner par rapport à l'élément 39 avant que la force de torsion nécessaire pour faire tourner la pièce ne dépasse la force de tension préalable appli quée au ressort. Ainsi, au moment où le tas seau exerce une force de torsion supérieure à la force de tension préalable du ressort, orientée en direction opposée, la pièce a atteint un degré de serrage déterminé à l'avance et correspon dant à la force de tension préalable du ressort.
De cette façon, en utilisant un dispositif ac tionné directement par l'ouverture des griffes 59 et 60 ou indirectement par l'énergie em magasinée par le ressort 40, et destiné à inter rompre le fonctionnement de l'outil à ce moment-là, le couple de torsion appliqué par l'outil à la pièce peut être limité à une valeur connue. Dans la forme d'exécution représentée au dessin, l'énergie emmagasinée par le ressort lorsqu'il est soumis à une tension supplémen taire est utilisée pour augmenter le mouvement longitudinal de dégagement du marteau, ce qui provoque l'actionnement d'un dispositif interrupteur.
Le mécanisme de déclenchement en ques tion est bien visible aux fig. 7, 8 et 9. Le chif fre 69 correspond à une gâchette coulissante de type courant, montée sur la poignée 70 de l'outil dans le but d'actionner le commutateur 89 d'enclenchement du moteur. La gâchette 69 est maintenue de façon constante en direction de sa position antérieure ou d'interruption au moyen d'un ressort 71 disposé dans une cavité 72 de la gâchette 69 et prenant appui sur une -cheville 73 traversant des fentes longitudinales 75 de la gâchette. Dans une fente 74 de la gâchette est disposé une pièce de connexion 76 comprenant deux éléments articulés, l'un à la gâchette 69 au moyen d'une cheville 77 et, l'autre, par une cheville 86 à une manivelle 78.
Les deux éléments 79 et 80 de la pièce de connexion 76 sont reliés ensemble de façon pivotante à leurs extrémités adjacentes par la goupille 82 et un ressort 83 entourant la che ville 77 prend appui sur l'élément 79 en le repoussant dans la direction contraire à celle des aiguilles d'une montre (fig. 8). Le mouve ment de l'élément 79 dans cette direction est limité par une cheville 84 disposée de façon à maintenir la goupille 82 dans une position légèrement à gauche (voir fig. 7) d'une ligne reliant le centre des chevilles 77 et 86.
Ainsi les deux éléments 79 et 80 sont normalement maintenus dans une position telle par le res sort 83 qu'ils servent de pièce de connexion relativement rigide pour transmettre les mou vements orientés vers l'arrière de la gâchette 69 en faisant tourner la manivelle 78 et en action nant la cheville 87 provoquant la fermeture du commutateur électrique 89 mettant en marche le moteur 12 (voir fig. 8). Dans le but de per mettre au marteau 16 de déclencher le mo teur 12 par ses mouvements longitudinaux, une pièce 88 en forme de L est montée de façon coulissante dans le carter 10, avec le pied du L s'étendant vers l'intérieur du carter dans le passage du marteau lorsque ce dernier effectue des mouvements longitudinaux.
Le pied du L est placé à un niveau tel qu'il ne sera pas touché par le marteau lors de ses mouvements de déga gement normaux, mais sera frappé chaque fois que ce mouvement est pratiquement augmenté par l'action du ressort 40.
L'extrémité opposée de la pièce 88 s'appuie contre un bras 90 d'une équerre 91, l'autre bras 93 de l'équerre 91 s'appuyant contre la pièce de connexion 76 au point d'articulation des éléments 79 et 80. Un piston poussé par un ressort 92, agissant contre le bras 90, écarte d'une façon constante le bras 93 de l'équerre de la pièce de connexion 76 et pousse la pièce 88 dans sa position avancée contre l'épaule ment 94 du carter 10.
Lorsque le mouvement de dégagement du marteau du tasseau est augmenté par le res sort 40 à un point tel que le marteau est repoussé en arrière et effectue un parcours longitudinal suffisant pour aller frapper la pièce 88, le mouvement de recul de la pièce 88 provoque la rotation de l'équerre 91 qui rompt la rigidité de la connexion de la pièce 76, ce qui a pour effet de déclencher le commutateur 89 du moteur, le ressort 95 du commutateur 89 pouvant alors repousser la manivelle 78 dans la position indiquée à la fig. 9.
Lorsque la gâchette 69 est relâchée, le ressort 71 dépla cera la gâchette dans sa position limite anté rieure et écartera ainsi les chevilles 77 et 86 de façon à permettre au ressort 83 de faire tourner l'élément 79 et de le ramener au contact de la cheville 84 de façon à replacer les éléments de la gâchette en position conve nable pour pouvoir actionner le commutateur 89 lors de la prochaine opération de serrage (voir fig. 7). Le piston 92, soumis à l'action d'un ressort, ramène l'élément 88 en place im médiatement après que cet élément 88 ait été frappé par le marteau 16 et fait basculer l'équerre 91 pour l'écarter du passage du te non 82 de façon à permettre la remise en place du mécanisme de la gâchette.
On va reconsidérer maintenant le fonction nement du dispositif de limitation du couple de torsion, au moment où l'outil à percussion a déjà achevé l'opération d'amorçage et a atteint la portion du cycle de serrage dans laquelle a lieu le martelage, c'est-à-dire le marteau 16 entre périodiquement au contact du tasseau 18 et s'en dégage à nouveau pour lui appliquer une série de coups de marteau en succession rapide.
Aussi longtemps que le degré de ser rage de la pièce est inférieur à une valeur déterminée à l'avance, le couple de torsion développé par chaque coup de marteau de meurera inférieur au couple de tension appli qué au préalable au ressort 40, et les griffes 59 et 60 demeureront au contact l'une de l'autre si l'on ne tient pas compte des vibra tions secondaires (voir fig. 10). Durant cette partie du cycle de serrage, le ressort 40 sert de pièce de transmission rigide à la pièce 26 et transmet pratiquement tout le couple déve loppé par le marteau à cette pièce 26.
Lorsque toutefois la force de rotation du tasseau dépasse la force de rotation résultant de la tension préalable du ressort 40, le tasseau 18 tournera par rapport à la pièce 26 et, par conséquent, par rapport à l'élément de connexion 39. Cette rotation relative provoque le déplacement des griffes 60 par rapport aux griffes 59 et une tension supplémentaire du ressort 40.
Lorsque, au cours de l'application de ce coup de mar teau, la force de rotation exercée par le marteau par l'intermédiaire du tasseau sur le ressort redevient inférieure au couple de rotation du ressort, le ressort 40 se déroulera et commu niquera un mouvement dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre au mar teau 16, afin d'accentuer le mouvement de dégagement de ce dernier du tasseau 18.
Plus précisément, si l'on ne tient pas compte des rebondissements du marteau, l'am plitude du mouvement de dégagement normal du marteau du tasseau après que le marteau se soit dégagé longitudinalement du tasseau, dépend essentiellement de la différence de vitesse de rotation de l'axe 28 et du marteau 16 résultant de l'inertie du marteau. Ainsi, lorsque le ressort 40 communique des mouvements dans le sens contraire de la rotation des ai guilles d'une montre ou provoque des rebon dissements artificiels du marteau 16, cette vitesse relative est augmentée d'une quantité correspondante forçant le marteau à se dépla cer longitudinalement le long de la came 30 à une distance plus grande que lorsque le res sort 40 n'agit pas sur le marteau 16.
Cette augmentation du mouvement de dégagement du marteau 16 du tasseau 18 force le marteau à frapper la pièce 88,à actionner le dispositif de déclenchement et à arrêter le fonctionnement de l'outil.
Quoique le dispositif de déclenchement soit représenté comme une partie utile du dispositif de limitation du couple de torsion, il est en tendu que dans certaines circonstances, lorsque des conditions de serrage similaires d'une pièce sont répétées, comme c'est le cas dans des tra- vaux à la chaîne, il est possible d'utiliser le dispositif de limitation du couple de torsion sans le dispositif interrupteur.. Dans ces condi tions, en choisissant d'une façon convenable le ressort d'un certain outil à percussion, le ser rage de la pièce est limité à la quantité désirée et, lorsque ce point du cycle de serrage est atteint, l'énergie du marteau sert essentiellement à tendre le ressort.