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PERFORATRICE ROTATIVE.
Les perforatrices à colonne et à commande mécanique de l'avance, connues à ce jour,présentent l'inconvénient qu'un seul et même fleuret ne permet que le forage de trous jusqu'à une profondeur limitée, laquelle est dé- terminée par la course de la tige filetée d'avancement, course qui est géné- ralement de 0,75 à 1,00 m.'
Afin de pouvoir forer des trous d'une profondeur dépassant celle indiquée ci-dessus, on serait obligé de prévoir un jeu de fleurets de lon- gueurs échelonnées d'environ 70 à 80 cm et, après avoir foré un trou, rame- ner la tige filetée en-arrière de toute sa longueur, libérer le fleuret de' la tête d'accouplement ou mandrin de Ia perforatrice, écarter cette dernière, retirer le fleuret précédemment employé,
insérer un fleuret plus long dans le trou de forage, remettre la perforatrice à sa place précédente, insérer le bout d'emmanchement du fleuret dans la tête d'accouplement et reprendre l'o- pération de forage. Cette manipulation doit ensuite se répéter plusieurs fois, suivant la profondeur de forage voulue.
Par conséquent les constructeurs de perforatrice se sont efforcés d'éliminer ou, tout au moins, de réduire ces pertes de temps dans les opéra- tions de forage. On a déjà suggéré, et même essayé d'introduire dans la prati- que, une construction dans laquelle la tige de forage est creuse de façon qu' un fleuret de la.longueur requise puisse la traverser, la tête.d'accouplement étant munie de verrous ou autres organes convenables formant mandrin, pour permettre de' serrer le fleuret sur sa périphérie en un point approprié quelcon- que.
Après avoir foré un trou d'une profondeur déterminée par l'avance de la tige filetée de forage, l'opérateur desserrait le mandrin à la main, lui imprimait un mouvement vers l'arrière, amenait la tige filetée à sa position postérieure, resserrait le mandrin à la main et poursuivrait l'opération de
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forage. Cette manipulation devrait être répétée plusieurs fois suivant la pro- fondeur requise.
Cette construction présentait l'inconvénient que, lors de son mouvement en arrière, la tige filetée entraînait aisément le fleuret dans la même direction par simple contact frictionnel, de sorte que, pendant l'o- pération de forage, la perforatrice tournait à vide pendant une partie de l'avance de la tige filetée. Pour éviter cet inconvénient, il était nécessai- re de maintenir le fleuret à la main pendant le retour de la tige filetée, ce qui donnait lieu à des accidents.
Un défaut très important de telles perforatrices réside dans le fait que 50 à 70% du temps de fonctionnement sont gaspillés par suite du mou- vement à vide de la tige filetée et en raison des desserrages et resserrages répétés du mandrin-,
La présente invention a pour objet d'établir une construction de perforatrice dans laquelle toutes les opérations qui se présentent au cours du travail sont effectuées automatiquement par le mécanisme même de la machi- ne, la tige filetée demeurant constamment en prise et effectuant un mouvement d'avance permanent pendant toute la période de forage et suivant toute la lon- gueur du fleuret, la longueur de ce dernier n'étant limitée que par sa résis- tance mécanique;
, de sorte qu'il est désormais possible de forer à l'aide de tels fleurets d'une façon ininterrompue jusqu'à des profondeurs atteignant 10 m. et même davantage, de manière à satisfaire complètement aux exigences actuelles de la technique du forage et de l'abattage à l'explosif dans les mines et carrières.
Ce résultat est obtenu par le fait que la perforatrice est munie de deux tiges filetées de forage, se déplaçant axialement dans des directions opposées, chacune des tiges filetées entraînant le fleuret lorsqu'elle effec- tue un mouvement vers l'avant, la commande du fleuret étant assurée par les deux tiges à tour de rôle. Les deux tiges sont creuses de sorte qu'elles peu- vent être traversées par un fleuret de toute longueur appropriée.
Un-autre objet de la présente invention réside dans la, disposi- tion des mandrins porte-outils des tiges filetées d'avancement, ces mandrins serrant et desserrant le fleuret alternativement sous l'action de butées ap- propriées.
Finalement, une autre caractéristique de l'objet de la présente invention réside dans un dispositif permettant d'inverser la direction-du mouvement axial d fleuret, sans modifier en même temps le sens de rotation des tiges filetées.
La Fig. 1 représente schématiquement un-mode d'exécution d'une perforatrice établie conformément à la présente invention.
Cette perforatrice comporte deux tiges filetées d'avancement, c'est-à-dire, une tige arrière 1 et une tige avant 3. Chacune de ces tiges est munie à son extrémité antérieure d'un mandrin 2. Les deux tiges d'avan- cement sont creuses. Le creux de la tige arrière 1 présente un diamètre tel qu'il permet uniquement le passage du fleuret 64, lequel porte à son extrémi- té avant le taillant 65, tandis que le creux de la tige avant 3 présente un diamètre permettant à la tige arrière 1 d'y pénétrer, son extrémité antérieu- re la première.
Chacune des tiges d'avancement porte sur sa surface extérieure un filet, gauche par exemple les deux filets ayant le même pas ; ces tiges sont en outre munies de gorges longitudinales 5. Ces filets et ces gorges sont prévus pour imprimer aux tiges filetées un mouvement de rotation et un mouve- ment de translation longitudinal, comme il sera décrit ci-après.
Chaque tige filetée porte un pignon de commande 8, ce pignon étant supporté dans un manchon-coussinet prévu dans le bâti de la perforatrice. Le pignon de commande 8 est muni, à l'intérieur de son moyeu, de deux mentonnets 67 (voir Fig. 3), qui pénètrent dans les dites rainures 5. Le pignon 8 est en-
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traîne en permanence par le moteur de la perforatrice, avec un nombre de tours constant, dans le sens des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire, de gauche à droite, lorsqu'on regarde suivant la direction de l'avancement.
De plus, chacune des deux tiges d'avancement porte un pignon de chariotage 10, ce pignon étant supporte dans le manchon-coussinet 12 du palier longitudinal 11 prévu dans le bâti de la perforatrice. Le moyeu du pignon de chariotage 10 est établi sous la forme d'un écrou dont le filet correspond à celui de la tige d'avancement, ce pignon étant entraîné par l'intermédiaire d'un pignon 15, monté fou sur un arbre 14, et à l'aide d'un embrayage 16 du dit arbre 14 et d'un pignon 13, cela avec un nombre de tours double de celle de la tige d'avancement, et dans un sens opposé au sens de rotation dè celle- ci.
Dans les cas exceptionnels où le forage doit s'effectuer avec des taillants 65 coupant à gauche, les tiges d'avancement auront un filet à droi- te et leur rotation se fera à l'encontre des aiguilles d'une montre.
Vu la différence entre la vitesse de rotation des tiges d'avance- ment 1 et 3, d'une part, et de leurs pignons de chariotage respectifs 10, d' autre part les tiges seront entraînées vers l'avant. Le manchon d'embrayage à griffes 16 est monté de façon à pouvoir coulisser sur l'extrémité cannelée de l'arbre 14. Lorsque le manchon d'embrayage est mis hors de prise d'avec le pignon 15 et mis en prise avec la griffe 17, réunie rigidement au bâti de la perforatrice, l'arbre 14 et le pignon de chariotage 10 se trouvent verrouillés.
Comme les tiges d'avancement tournent constamment dans le sens des aiguilles d'une montre, l'arrêt du pignon 10 a pour effet un chariotage de la tige fi- letée correspondante d'avant en arrière. Lors de ce mouvement, le pignon 15 sera entraîné librement par le moteur autour de l'arbre 14.
Comme le nombre de tours-minute du pignon de chariotage 10 est double de celui de la tige d'avancement, la vitesse du mouvement de chario- tage de cette tige sera la même vers l'avant et vers l'arrière. Les deux ti- ges 1 et 3 sont munies du mécanisme de commande décrit ci-dessuso Le renver- sement des manchons, d'embrayage 16 est effectué par exemple à l'aide de mé- canismes à ressorts accumulateurs, contrôlés par des butées, et qui seront décrits ci-après. Les deux mécanismes à ressorts accumulateurs sont mis au point de telle façon que les deux tiges d'avancement se déplacement axialement en sens opposés, c'est-à-dire que, lorsque la tige 1 se déplace vers l'a- vant, la tige 3 se déplace vers l'arrière, et vice versa.
Le renversement du sens du mouvement des tiges, c'est-à-dire, le renver.sement des manchons d'em- brayage 16 s'effectue simultanément.
La description ci-après concerne un mécanisme de commande à res- sorts accumulateurs de la tige d'avancement 1 par exemple, cette tige présen- tant à son extrémité postérieure une bride 6 qui, pendant le déplacement axial de cette tige, est en contact avec les butées de fin de course 25 et 27.
Ces butées sont réunies l'une à l'autre par une tringle 26 pouvant coulisser dans des guidages 59. Dans le mécanisme à ressort accumulateur, le corps 30 est réuni à la barre de connexion 26 par l'intermédiaire d'une tige 29 et d' une bague 28. Le dessin annexé représente le moment où la tige 1, lors de son mouvement vers l'arrière, vient justement heurter la butée arrière 25 par sa bride 6.
Par suite de la continuation de ce mouvement vers l'arrière, la tringle de connexion 26, étant entraînée vers l'arrière, entraîne à son tour le corps 30. Afin de faciliter la compréhension et la représentation graphi- que, le dessin ne comprend pas le dispositif de guidage qui permet d'empêcher le corps 30 d'effectuer tout autre mouvement qu'une translation vers l'avant et vers l'arrière ces derniers mouvements s'opérant parallèlement par rapport à l'axe de la tige 1.
Le corps mobile 30 met sous tension les ressorts 31,32. Toutefpis, le cadre du système de commande à ressorts accumulateurs ne peut pas être en- traîné par le corps 30, étant retenu par le verrou-34. Le corps 30 àbaisse le levier de ce verrou au moyen de son bord oblique et en agissant par l'inter-
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médiaire d'un galet 36, de sorte que, juste avant que le corps 30 n'achève sa course, le verrou 34 libère le cadre 33 lequel est ensuite rappelé par le ressort tendu 31, de telle sorte que le manchon d'embrayage 16 est ren- versé par l'action de la tringle 38 montée dans le guidage 39 et sous l'in- tervention de la bague de commande 40, ce qui a pour effet d'arrêter le mou- vement en arrière de la.tige d'avancement 1 et d'imprimer à celle-ci un mouvement en avant.
Simultanément, le verrou 35 s'engage derrière l'arête du cadre 33,. soit par le fait que le cliquet du verrou est d'un poids plus éle= vé que le bras de celui-ci portant le galet, soit sous l'action d'un ressort approprié, après quoi le système à ressorts accumulateurs, ainsi que les bu- tées sont prêts à limiter le mouvement en avant de la tige 1 et à enclencher son mouvement vers l'arrière.
Le système à ressorts accumulateurs de la tige filetée 3 fonc- tionne de la même façon. On pourrait tout aussi bien prévoir un seul système à ressorts accumulateurs, destiné à renverser simultanément l'embrayage des deux tiges, mais dans un sens opposé pour chacune de celles-ci, c'est-à-dire' que, lorsque le manchon d'embrayage d'une des tiges serait mis en prise avec le pignon 15, l'autre manchon d'embrayage serait mis en prise avec la griffe fixe 17, et'vice versa.
La construction des mandrins sensiblement identiques 2 est repré- sentée dans la Fig. 5, laquelle est une vue en coupe prise perpendiculaire- ment par rapport à l'axe de la tige filetée, ainsi que dans la Fig. 6, qui est une coupe suivant la ligne C-C de la Fig. 5.
Dans le creux prévu à l'intérieur du corps du mandrin 2 est pra- tiquée une dépouille dont le diamètre va en diminuant progressivement vers l'arrière. Cette dépouille reçoit les billes 70. Ces dernières sont suppor- tées par la cage 71.
Les dimensions de la dépouille 69 et des billes 70 sont telles que, lorsque les billes sont disposées au plus grand diamètre de cette dépouille, le .fleuret 64, lequel présente une section en losange par exemple peut être introduit librement entre ces billes, comme indiqué en pointillé dans la Fig.
5. Lorsqu'on déplace les billes ensemble avec le fleuret vers un point de la dépouille où celle-ci présente un plus petit diamètre, il en résulte un ser- rage très intense de ce fleuret par les billes.
Lorsque les billes se trouvent dans la section de plus grand dia- mètre de la dépouille, une butée 72 vient s'engager tout juste derrière la ca- ge 71, cette butée étant fixée à un ressort plat 73, dont l'extrémité posté- rieure est maintenue fermement par fixation ou insertion dans le corps du mandrin 2. Le ressort 73 tend à soulever la butée 72 pour l'amener dans la po- sition montrée en pointillé, mais est maintenu lui-même abaissé par un étrier 74 prenant appui contre le manchon coulissant 18.
Lorsque le manchon 18 est déplacé vers la droite de la distance "H" de façon que le plan de section "a" se trouve au-dessus du dit étrier 74, mais seulement à ce moment, ce dernier se trouve soulevé par l'action du ressort 73 est amené à pénétrer dans une rainure 75 prévue à l'intérieur de ce manchon (cet étrier occupant alors la position indiquée en pointillé); en même temps, le ressort 73 soulève la butée 72, de telle manière que cette dernière libère complètement la cage ensemble avec les billes, lesquelles sont ainsi en mesure de se déplacer jusqu'à une position correspondant à un moindre diamètre de la dépouille.
Trois ou quatre butées 72 sont prévues symétriquement sur la cir- conférence du corps 2 de façon que le manchon 71 soit supporté par ces butées sur la totalité de son pourtour et qu'il soit empêché de se coincer.
Le manchon 18 effectue les déplacements suivants au cours du fonc- tionnement de la perforatrice.
Aussitôt que la bride 6 de la tige filetée d'avancement 1 (voir Fig. 1) atteint la butée 25 au cours de son mouvement de recul, l'extrémité arrière du manchon 18 - lequel occupe une position médiane sur le mandrin 2,
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c'est-à-dire, celle dans laquelle le plan de section "b" passe par l'étrier 74, comme montré dans la Fig. 6- entre en contact avec le manchon 20 réuni rigidement au bâti de la perforatrice.
Le mouvement de recul se poursuivant, avec, comme résultat, une mise sous tension du système à ressorts accumula- teurs de la tige filetée 1 et un renversement du manchon d'embrayage 16 de cette tige, le manchon 18 est déplacé de telle manière que le plan de sec- tion, "a" est amené à une position dans laquelle il passe par l'étrier 74, le- quel est soulevé par la poussée du ressort 73, ce dernier soulevant en outre la butée 72. La longueur de la course du système à ressorts accumulateurs et du manchon d'embrayage 16 est égale à la distance "H", le manchon 18 devant être déplacé de cette même distance.
A ce moment, le manchon d'embrayage 16 imprime un mouvement d'avance à la tige filetée 1, les billes 70 roulent sur la surface du fleuret 64 et sont amenées à la position de plus petit diamètre de la dépouille 69, de façon à serrer étroitement'le fleuret 64 et à 1'en- traîner en avant avec la tige filetée 1. Plus la résistance opposée par les roches à perforer à l'avance du fleuret sera élevée, et plus grande sera la force avec laquelle ce fleuret sera serré par les billes. Lorsque au cours de son avance, la tige 1 est amenée à entrer en contaet par sa bride 6 avec la butée 27, l'extrémité avant du manchon 18 s'approche jusqu'à la distance H de la face antérieure 19 de la cavité de la tige filetée 3, laquelle effectue à ce même moment un mouvement de recul.
Pendant que la butée 27 est soumise à la pression de la part de la bride 6 et qu'elle met sous tension le sys- tème à ressorts accumulateurs de la tige 1 et assure le renversement de ce- lui-ci, cette dernière tige effectue une nouvelle avance, de la distance H de telle sorte que le dit manchon 18 est à nouveau refoulé de façon que sa face oblique vienne se placer dans le plan de section "b" et occupe une position au-dessus de l'étrier 74, lequel est abaissé par cette face oblique, mettant ainsi sous tension le ressort 73. La butée 72 prend appui sur la cage 71 ce qui augmente encore la tension du ressort 73.
Au moment où le manchon d'em- brayage 16 imprime un mouvement de recul à la tige 1, de façon que le fleuret 64 refoule les billes 70 vers une position avancée qui correspond à un plus grand diamètre de la dépouille 69 la butée 72 s'engage derrière le manchon 71, empêchant ainsi les billes 70 de retourner en arrière. Ensuite, la tige
1 se déplace à nouveau vers l'arrière, cependant que les billes roulent li- brement sur la surface du fleuret 64 et que l'ensemble constitué par la cage 71 et les billes 70 tourne librement dans l'intérieur de la dépouille 69.
A l'intérieur du mandrin 2, se trouve une autre butée 76 laquelle agit uniquement lors du retrait du fleuret 64 du trou de forage, comme il se- ra décrit plus loin. Lors de l'opération de forage, lorsque le fleuret est entraîné en avant par la machine, la butée 76 demeure'constamment dans une po- sition relevée.
La tige d'avancement antérieure 3 est établie sensiblement de la même façon que la tige d'avancement postérieure 1 et met sons système à res- sorts accumulateurs sous tension en vue de son fonctionnement par le fait que la bride 7 vient heurter les butées 43 et 44 respectivement, lesquelles sont reliées entre elles par une tringle 41 supportée dans un guidage 42, tan- dis que le renversement du mandrin 2 s'opère par le fait que celui-ci vient buter contre- la-bague d'arrêt 22 ou 23.
Lorsque le fleuret 64 effectue un mouvement vers l'avant, les ti- ges filetées d'avancement 1 et 3 se déplacent dans la direction opposée. Lors- que les mandrins 2 se déplacent vers l'avant, ils serrent étroitement le fleu- ret 64,tandis qu'ils libèrent celui-ci lors de leur mouvement vers l'arrière.
On obtient ainsi une avance pratiquement continue du fleuret.
En amenant le levier dans la position montrée en pointillé dans la Figo 1, on détermine le retrait du fleuret du trou de forage. Les mouve- ments rectilignes et rotatifs des tiges d'avancement 1 et 3 ne subissent au- cune modification de ce fait, sauf qu'un seul des mandrins de serrage 2 sai- sit le fleuret 64 lors de son mouvement en avant, pour le libérer lors de son mouvement en arrière. On peut ainsi réaliser un mouvement de recul pratiquement
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continu du fleuret 64.
En renversant le levier 56 de façon à l'amener à la position in- diquée en pointillé, on fait en sorte que les butées 22 et 23 reliées entre elles par une tringle 37 supportée dans le guidage 63, se trouvent ramenées en arrière d'une distance H. En même temps, les guidages 59 prévus à l'inté- rieur des supports 60 sont déplacés angulairement sous l'action d'une liaison flexible 58 et du levier 68 réuni au dit guidage 59, de telle sorte que la barra de connexion 26 se voit imprimer un déplacement angulaire de 90 (voir également la Fig. 2).
Ainsi les butées 61 et 62 viennent se placer sur le trajet de la bride 6, au lieu des butées précédentes 25 et 27. La forme du système de butées est montrée dans la Fig. 4 où l'on peut voir que la butée 25 est constituée par une plaque en forme de segment prévue sur une barre 26 de sec- tion carrée, l'élément de butée 61 s'étendant ' partir de la butée 25 et pré- sentant la forme d'une plaque rectangulaire. L'écartement entre les plans ac- tifs des organes de butée 25 et 61 est égale à la distance H. L'organe de bu- tée 62 en forme de segment et l'organe de butée 27 en forme de plaque carrée présentent un contour identique à celui des organes de butée 25, 61 mais sont décalés respectivement d'un angle de 90 par rapport à ces derniers.
Par suite de cette disposition, le mouvement de renversement des manchons 18 se trouve modifié de telle manière que, à la fin du mouvement de recul de la tige filetée le plan de.section "b" vient coïncider avec l'étrier 74 et le plan de section "e" avec l'étrier 78; à la fin de la course en avant de la tige filetée, la section transversale "c" vient coïncider avec l'étrier 74, et le plan de section "f" avec l'étrier 78. L'organe de butée 72 est cons- tamment abaissé et, lors de la course en avant, l'organe de butée 76 s'engage entre deux billes adjacentes 70 empêchant ainsi la rotation libre de celles- ci et entraînant le fleuret vers l'arrière par contact frictionnel.
Lorsque la tige filetée se déplace vers l'avant, l'organe de butée 76 se dégage d' entre les billes 70, et ces dernières peuvent tourner librement, solidaire- ment avec la cage 70, à l'intérieur de la dépouille 69, libérant ainsi le fleu- ret 64.
Les systèmes à ressorts accumulateurs et la disposition des butées ne sont représentés que d'une façon schématique dans les dessins annexés et peuvent être de toute autre conception appropriée connue.
La construction décrite ci-dessus permet un fonctionnement com- plètement automatique de la perforatrice, de sorte que le rôle du préposé à celle-ci se bornera à la mise en place convenable de la machine, à la mise en marche du moteur à l'aide d'un dispositif de démarrage approprié, et une fois l'opération de forage terminée, au transfert de la perforatrice vers le nou- veau poste de forage.
REVENDICATIONS.
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ROTARY PUNCHER.
The column drills with mechanical advance control, known to date, have the drawback that one and the same drill bit only allows the drilling of holes to a limited depth, which is determined by the stroke of the threaded advancement rod, which stroke is generally 0.75 to 1.00 m.
In order to be able to drill holes of a depth exceeding that indicated above, it would be necessary to provide a set of drills of staggered lengths of about 70 to 80 cm and, after having drilled a hole, bring back the threaded rod back its entire length, free the foil from the coupling head or mandrel of the perforator, move the latter aside, remove the foil previously used,
insert a longer drill bit into the borehole, return the hole punch to its previous position, insert the sleeve end of the drill bit into the coupling head and resume the drilling operation. This manipulation must then be repeated several times, depending on the desired drilling depth.
Consequently, drill manufacturers have strived to eliminate or at least reduce these wasted time in drilling operations. It has already been suggested, and even tried to introduce into practice, a construction in which the drill rod is hollow so that a drill bit of the required length can pass through it, the coupling head being provided. latches or other suitable mandrel members to enable the foil to be clamped around its periphery at any suitable point.
After having drilled a hole of a depth determined by the advance of the threaded drill rod, the operator loosened the chuck by hand, gave it a backward movement, brought the threaded rod to its posterior position, tightened chuck in hand and would continue the operation of
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drilling. This manipulation should be repeated several times depending on the depth required.
This construction had the disadvantage that, during its backward movement, the threaded rod easily led the drill bit in the same direction by simple frictional contact, so that, during the drilling operation, the perforator ran idle for. part of the advance of the threaded rod. To avoid this inconvenience, it was necessary to hold the foil by hand during the return of the threaded rod, which gave rise to accidents.
A very serious defect of such perforators is that 50 to 70% of the operating time is wasted as a result of the idle movement of the threaded rod and due to repeated loosening and tightening of the mandrel.
The object of the present invention is to provide a construction of a perforator in which all the operations which occur during the work are carried out automatically by the mechanism of the machine itself, the threaded rod remaining constantly in engagement and making a movement. continuous advance throughout the drilling period and along the entire length of the foil, the length of the latter being limited only by its mechanical strength;
, so that it is now possible to drill uninterruptedly with such drill bits to depths of up to 10 m. and even more, so as to fully satisfy the current requirements of the technique of drilling and blasting in mines and quarries.
This result is obtained by the fact that the perforator is provided with two threaded drill rods, moving axially in opposite directions, each of the threaded rods driving the foil when it makes a forward movement, the control of the drill. foil being provided by the two rods in turn. The two stems are hollow so that they can be crossed by a foil of any suitable length.
Another object of the present invention resides in the arrangement of the tool chucks of the threaded advancement rods, these chucks tightening and loosening the foil alternately under the action of suitable stops.
Finally, another characteristic of the object of the present invention resides in a device making it possible to reverse the direction of the axial movement of the foil, without at the same time modifying the direction of rotation of the threaded rods.
Fig. 1 schematically shows an embodiment of a perforator established in accordance with the present invention.
This perforator has two threaded advancement rods, that is to say, a rear rod 1 and a front rod 3. Each of these rods is provided at its front end with a mandrel 2. The two feed rods - cement are hollow. The hollow of the rear rod 1 has a diameter such that it only allows the passage of the foil 64, which bears at its end before the cutting edge 65, while the hollow of the front rod 3 has a diameter allowing the rod rear 1 to enter, its front end the first.
Each of the advancement rods carries on its outer surface a left-hand thread, for example the two threads having the same pitch; these rods are also provided with longitudinal grooves 5. These threads and these grooves are provided to impart to the threaded rods a rotational movement and a longitudinal translational movement, as will be described below.
Each threaded rod carries a control pinion 8, this pinion being supported in a sleeve-bearing provided in the frame of the punch. The control pinion 8 is provided, inside its hub, with two chin bars 67 (see Fig. 3), which penetrate into the said grooves 5. The pinion 8 is engaged.
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drags continuously by the motor of the perforator, with a constant number of revolutions, in a clockwise direction, that is, from left to right, when looking in the direction of the advancement.
In addition, each of the two advancement rods carries a slide pinion 10, this pinion being supported in the sleeve-bush 12 of the longitudinal bearing 11 provided in the frame of the punch. The hub of the turning pinion 10 is established in the form of a nut whose thread corresponds to that of the advancement rod, this pinion being driven by means of a pinion 15, mounted idle on a shaft 14, and using a clutch 16 of said shaft 14 and a pinion 13, this with a number of turns double that of the advancement rod, and in a direction opposite to the direction of rotation thereof .
In the exceptional cases where drilling must be done with cutters 65 cutting to the left, the advancement rods will have a right hand thread and their rotation will be counterclockwise.
In view of the difference between the speed of rotation of the feed rods 1 and 3, on the one hand, and their respective guide pinions 10, on the other hand the rods will be driven forward. The claw clutch sleeve 16 is slidably mounted on the splined end of the shaft 14. When the clutch sleeve is disengaged from the pinion 15 and engaged with the claw 17, rigidly joined to the frame of the perforator, the shaft 14 and the drive pinion 10 are locked.
As the advancement rods constantly rotate clockwise, stopping pinion 10 causes the corresponding threaded rod to be fed back and forth. During this movement, the pinion 15 will be driven freely by the motor around the shaft 14.
Since the number of revolutions per minute of the driving pinion 10 is double that of the feed rod, the speed of the driving movement of this rod will be the same forward and backward. The two rods 1 and 3 are provided with the control mechanism described above. The reversal of the clutch sleeves 16 is effected, for example, by means of accumulator spring mechanisms, controlled by stops, and which will be described below. The two accumulator spring mechanisms are designed in such a way that the two advancement rods move axially in opposite directions, that is, when the rod 1 moves forward, the rod 3 moves backwards, and vice versa.
The reversal of the direction of movement of the rods, that is to say, the reversal of the clutch sleeves 16, takes place simultaneously.
The following description relates to a control mechanism with accumulator springs of the advancement rod 1 for example, this rod having at its rear end a flange 6 which, during the axial displacement of this rod, is in contact. with end stops 25 and 27.
These stops are joined to each other by a rod 26 which can slide in guides 59. In the accumulator spring mechanism, the body 30 is joined to the connection bar 26 by means of a rod 29 and of a ring 28. The appended drawing represents the moment when the rod 1, during its rearward movement, strikes the rear stop 25 by its flange 6.
As a result of the continuation of this rearward movement, the connecting rod 26, being driven rearwardly, in turn drives the body 30. In order to facilitate understanding and graphic representation, the drawing does not include not the guide device which makes it possible to prevent the body 30 from performing any movement other than a forward and backward translation, these latter movements taking place parallel to the axis of the rod 1.
The movable body 30 energizes the springs 31, 32. However, the frame of the accumulator spring control system cannot be pulled by the body 30, being retained by the latch-34. The body 30 lowers the lever of this lock by means of its oblique edge and by acting through the inter-
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medial of a roller 36, so that, just before the body 30 finishes its stroke, the latch 34 releases the frame 33 which is then biased by the tensioned spring 31, so that the clutch sleeve 16 is reversed by the action of the rod 38 mounted in the guide 39 and under the intervention of the control ring 40, which has the effect of stopping the backward movement of the rod d. 'advancement 1 and to give it a forward movement.
Simultaneously, the latch 35 engages behind the edge of the frame 33 ,. either by the fact that the pawl of the lock is of a greater weight than the arm of the latter carrying the roller, or by the action of a suitable spring, after which the accumulator spring system, as well as the stops are ready to limit the forward movement of the rod 1 and to engage its backward movement.
The accumulator spring system of the threaded rod 3 works in the same way. One could just as easily provide a single accumulator spring system, intended to reverse the clutch of the two rods simultaneously, but in an opposite direction for each of them, that is to say 'that, when the sleeve d The clutch of one of the rods would be engaged with the pinion 15, the other clutch sleeve would be engaged with the fixed claw 17, and vice versa.
The construction of the substantially identical mandrels 2 is shown in FIG. 5, which is a sectional view taken perpendicular to the axis of the threaded rod, as in FIG. 6, which is a section taken along line C-C of FIG. 5.
In the hollow provided inside the body of the mandrel 2, a relief is made, the diameter of which gradually decreases towards the rear. This undercut receives the balls 70. The latter are supported by the cage 71.
The dimensions of the undercut 69 and the balls 70 are such that, when the balls are arranged at the largest diameter of this undercut, the .fleuret 64, which has a diamond-shaped section for example, can be introduced freely between these balls, as indicated. dotted in Fig.
5. When the balls are moved together with the foil towards a point on the undercut where the latter has a smaller diameter, the result is a very intense clamping of this foil by the balls.
When the balls are in the section of the largest diameter of the undercut, a stop 72 engages just behind the frame 71, this stop being fixed to a flat spring 73, the posterior end of which is The upper part is held firmly by fixing or inserting it in the body of the mandrel 2. The spring 73 tends to raise the stop 72 to bring it into the position shown in dotted lines, but is itself kept lowered by a bracket 74 taking support against the sliding sleeve 18.
When the sleeve 18 is moved to the right by the distance "H" so that the section plane "a" is above the said yoke 74, but only then, the latter is lifted by the action. spring 73 is caused to enter a groove 75 provided inside this sleeve (this caliper then occupying the position indicated in dotted lines); at the same time, the spring 73 lifts the stop 72, so that the latter completely releases the cage together with the balls, which are thus able to move to a position corresponding to a smaller diameter of the undercut.
Three or four stops 72 are provided symmetrically on the circumference of the body 2 so that the sleeve 71 is supported by these stops over its entire circumference and is prevented from jamming.
The sleeve 18 performs the following movements during the operation of the perforator.
As soon as the flange 6 of the threaded advancement rod 1 (see Fig. 1) reaches the stop 25 during its backward movement, the rear end of the sleeve 18 - which occupies a middle position on the mandrel 2,
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that is, the one in which the section plane "b" passes through the caliper 74, as shown in FIG. 6- comes into contact with the sleeve 20 rigidly joined to the frame of the perforator.
As the backward movement continues, with the result of energizing the accumulator spring system of the threaded rod 1 and reversing the clutch sleeve 16 of this rod, the sleeve 18 is moved in such a way that the section plane, "a" is brought to a position in which it passes through the yoke 74, which is lifted by the thrust of the spring 73, the latter further lifting the stop 72. The length of the stroke of the accumulator spring system and of the clutch sleeve 16 is equal to the distance "H", the sleeve 18 having to be moved by this same distance.
At this moment, the clutch sleeve 16 imparts an advance movement to the threaded rod 1, the balls 70 roll on the surface of the foil 64 and are brought to the position of the smallest diameter of the undercut 69, so as to tightly tighten the foil 64 and drag it forward with the threaded rod 1. The greater the resistance offered by the rocks to be drilled in advance of the foil, the greater the force with which this foil will be. tightened by the balls. When, during its advance, the rod 1 is brought into contaet by its flange 6 with the stop 27, the front end of the sleeve 18 approaches to the distance H from the front face 19 of the cavity of the threaded rod 3, which at the same time performs a backward movement.
While the stop 27 is subjected to pressure from the flange 6 and it energizes the accumulator spring system of the rod 1 and ensures the reversal of the latter, the latter rod performs a new advance, the distance H such that said sleeve 18 is again pushed back so that its oblique face comes to be placed in the section plane "b" and occupies a position above the caliper 74, which is lowered by this oblique face, thus putting the spring 73 under tension. The stop 72 bears on the cage 71 which further increases the tension of the spring 73.
At the moment when the clutch sleeve 16 gives a backward movement to the rod 1, so that the foil 64 pushes the balls 70 towards an advanced position which corresponds to a larger diameter of the clearance 69 the stop 72 s 'engages behind the sleeve 71, thus preventing the balls 70 from turning back. Then the rod
1 again moves backwards, while the balls roll freely on the surface of the foil 64 and the assembly consisting of the cage 71 and the balls 70 turns freely in the interior of the undercut 69.
Inside the mandrel 2, there is another stop 76 which acts only when removing the drill bit 64 from the borehole, as will be described later. During the drilling operation, when the drill bit is driven forward by the machine, the stop 76 remains constantly in a raised position.
The anterior advancement rod 3 is established substantially in the same way as the posterior advancement rod 1 and puts its accumulator spring system under tension for its operation by the fact that the flange 7 strikes the stops 43. and 44 respectively, which are interconnected by a rod 41 supported in a guide 42, while the overturning of the mandrel 2 takes place by the fact that the latter abuts against the stop ring 22 or 23.
As the foil 64 moves forward, the threaded advancement rods 1 and 3 move in the opposite direction. When the mandrels 2 move forward, they tightly grip the flower 64, while they release the latter during their backward movement.
A practically continuous advance of the foil is thus obtained.
By bringing the lever to the position shown in dotted lines in Figo 1, the withdrawal of the drill bit from the borehole is determined. The rectilinear and rotary movements of the feed rods 1 and 3 do not undergo any modification as a result, except that only one of the clamping mandrels 2 grasps the foil 64 during its forward movement, for the release during its movement back. It is thus possible to achieve a practically
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continuous foil 64.
By reversing the lever 56 so as to bring it to the position shown in dotted lines, it is ensured that the stops 22 and 23, interconnected by a rod 37 supported in the guide 63, are brought back to the rear. a distance H. At the same time, the guides 59 provided inside the supports 60 are displaced angularly under the action of a flexible connection 58 and the lever 68 joined to said guide 59, so that the bar connection 26 is given an angular displacement of 90 (see also Fig. 2).
Thus the stops 61 and 62 come to be placed on the path of the flange 6, instead of the previous stops 25 and 27. The form of the stop system is shown in FIG. 4 where it can be seen that the stopper 25 is formed by a segment-shaped plate provided on a bar 26 of square section, the stopper member 61 extending from the stopper 25 and having the shape of a rectangular plate. The distance between the active planes of the stop members 25 and 61 is equal to the distance H. The stop member 62 in the form of a segment and the stop member 27 in the form of a square plate have a contour identical to that of the stop members 25, 61 but are respectively offset by an angle of 90 relative to the latter.
As a result of this arrangement, the reversal movement of the sleeves 18 is modified in such a way that, at the end of the retraction movement of the threaded rod, the plane of section "b" coincides with the caliper 74 and the plane. of section "e" with the stirrup 78; at the end of the forward stroke of the threaded rod, the cross section "c" coincides with the caliper 74, and the section plane "f" with the caliper 78. The stop member 72 is constructed. so much lowered and, during the forward stroke, the stop member 76 engages between two adjacent balls 70 thus preventing the free rotation of the latter and driving the foil backwards by frictional contact.
When the threaded rod moves forward, the stop member 76 disengages from between the balls 70, and the latter can rotate freely, integral with the cage 70, inside the undercut 69, thus freeing the flower 64.
The accumulator spring systems and the arrangement of the stops are shown only schematically in the accompanying drawings and may be of any other suitable known design.
The construction described above allows a fully automatic operation of the punch, so that the role of the attendant will be limited to the proper positioning of the machine, starting the engine and running. using a suitable starting device, and once the drilling operation is finished, transferring the drill to the new drilling station.
CLAIMS.
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