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KANGO ELECTRIC HAMMERS LIMITED et F. BADCOCK, résidant à LONDRES
PERFECTIONNEMENTS AUX OUTILS A PERCUSSION.
Cette invention est relative aux outils à percussion action- nés par moteur.
On sait que, lorsqu'on emploie un marteau-pilon ou un outil analogue, une onde de chocs retraverse l'outil proprement dit, passe par la douille de celui-ci ou l'organe de butée qui limite son mouvement vers l'intérieur,et se propage ainsi à l'ensemble de l'outil, dès qu'un coup a été frappé sur la roche, le béton ou autre matière suffisamment résistan- te pour déterminer une compression axiale des éléments de l'outil qui transmettent l'énergie du coup à l'ouvrage.
Les chocs de recul ou contre-coups ainsi impartis à l'outil, indépendamment de leur action sur le moyen fournissant l'énergie à l'outil, réduiront sensiblement la vie des éléments constitutifs de l'outil et, lorsque la fréquence de la percussion sera très élevée, pourra déterminer des troubles physiques chez l'ouvrier. De plus, dans le cas d'un marteau- pilon actionné par un moteur électrique, les vibrations ainsi produites, si on les laisse non amorties, troubleront le fonctionnement du moteur et réduiront sa vie effective.
L'objet principal de cette invention est de prévoir, dans un outil de ce genre, des moyens destinés à isoler l'outil et l'ouvrier des chocs violents résultant du retour de la partie de l'énergie fournie par l'organe de percussion de l'outil à l'outil proprement dit qui n'est pas absorbée par l'ouvrage.
On atteint le but précité en interposant un amortisseur de chocs de retour ou de contre-coups entre une surface de butée de l'outil proprement dit ou d'un élément interposé entre l'outil proprement dit et l'organe de percussion, et une surface opposée du corps de l'ensemble de l'outil ou d'un élément constitutif de l'ensemble de l'outil par lequel la pression tendant à maintenir l'outil proprement dit en contact avec l'ouvrage agira. La prévision de l'amortisseur de contre-coups aussi près
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que possible de la source des chocs les amortira en ce point et limitera dans une très large mesure les chocs à la région inférieure audit amortis- seur.
Cet amortisseur de contre-coups peut facilement s'appliquer à la fois au marteau-pilon pneumatique et au marteau.-pilon actionné électri- quement et il peut être appliqué à une construction de marteaux dans la- quelle l'élément interposé, qui, dans certains cas, est appelé organe de transmission de chocs, est placé entre l'organe de percussion et l'outil proprement dit utilisé.
En variante, l'amortisseur de contre-coups peut être employé dans un outil dans lequel l'organe de percussion communique ses coups di- rectement à un outil placé dans un support tubulaire. Des exemples de ces deux types d'outils seront décrits plus loin.
Dans la plupart des outils actionnés à la main, il est pos- sible, et désirable, pour l'ouvrier, d'appliquer la pression à l'outil pour maintenir l'outil proprement dit en contact avec l'ouvrage et, par conséquent, de maintenir approximativement la relation correcte entre les divers éléments constitutifs de telle fagon que la longueur de la course de l'organe de percussion, la durée des ouvertures de soupapes et analo- gues restent raisonnablement constantes, ce qui assure le fonctionnement rythmé de l'outil.
Dans certaines conditions de travail, toutefois, il devient virtuellement impossible pour l'ouvrier de maintenir la pression effective sur l'outil. Il sera apprécié que la poussée descendante sur l'organe de percussion doive produire une poussée ascendante égale et donc opposée sur l'outil, tendant à l'écarter de l'ouvrage.
En l'absence de toute force de rétablissement extérieure, seule le poids de l'outil (ou sa partie incidente par rapport à l'angle d'inclinaison de l'outil) peut agir pour rétablir l'outil dans sa posi- tion initiale avant le commencement d'un autre cycle. Si, comme c'est souvent le cas, la force est insuffisante pour rétablir l'outil dans sa position initiale avant le commencement d'un nouveau cycle, l'outil s'é- carte un peu plus de l'ouvrage à chaque coup.
Selon la construction de l'outil, il s'ensuit différents résultats mais, dans la plupart des cas, le fonctionnement rythmé de l'outil est dérangé par la modification de relation continuelle entre les éléments actifs et ceci peut avoir pour résultat, en fin de compte, que les coups soient frappés dans l'outil lui-même.
Il résulte de ceci que, pour qu'un fonctionnement convenable de l'outil soit assuré dans ces conditions, une force de rétablissement indépendante de l'ouvrier doit être appliquée à l'outil afin de maintenir la relation correcte entre les éléments actifs de l'outil.
Un autre objet de la présente invention est donc de fournir un outil à percussion perf ectionné dans lequel l'outil reprenne pneuma- tiquement son équilibre, de façon que soit maintenu son fonctionnement rythmé dans les conditions citées.
Ceci est réalisé par la prévision dans la région d'un organe de transmission de chocs - qui reçoit les coups de l'organe de percussion de l'outil et transmet l'énergie de ces coups à un outil proprement dit prévu coaxial avec l'élément de transmission d'une zone de pression pneu- matique qui, pendant le fonctionnement de l'outil, s'oppose au mouvement vers l'extérieur dudit organe de transmission vers l'ouvrage, de façon que, lorsque ledit organe de transmission reçoit un coup de l'organe de percus- sion, le reste de l'outil ait tendance à suivre ledit organe de transmis- sion dans son mouvement vers l'extérieur.
Les deux perfectionnements cités plus haut s'appliquent spé- cialement, bien que non exclusivement, à un marteau à percussion actionné
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par un moteur électrique et cette forme d'outil à percussion sera décrite ci-après, à titre d'exemple, de fagon plus détaillée.
Afin que l'invention puisse être plus facilement comprise,.on décrira ci-dessous, à titre d'exemple, avec référence aux dessins ci-annexés, deux modes de réalisation, d'une part un type de marteau à organe de trans- mission et d'autre part un type de marteau sans organe de transmission.
La figure 1 est une vue en partie en élévation et en partie en coupe d'un type de marteau à organe de transmission, actionné électri- quement.
La figure 2 montre une coupe verticale, à plus grande échelle que celle de la vue de la figure 1, de la partie inférieure du marteau.
La figure 3 montre une coupe transversale suivant la ligne
III-III de la figure 2, et la figure 4 montre une coupe verticale de la partie inférieure d'un type de marteau sans organe de transmission.
Dans le type de marteau à organe de transmission représenté aux figures 1, 2 et 3, le corps ou boîtier 1 de l'outil est surmonté d'une enveloppe 2 de moteur électrique et de poignées 3, de façon connue, et il renferme un organe de percussion libre 4, de forme cylindrique, dans le- quel va et vient un organe de commande se présentant sous la forme d'un piston 5, actionné par le moteur électrique, au moyen d'un mécanisme à manivelle (non représenté). En variante, l'organe de commande peut être un cylindre à fond ouvert, actionné par manivelle, logeant un organe de percussion constitué par un piston libre.
L'organe de percussion 4 est prévu pour frapper l'extrémité interne de l'organe de transmission 6, se présentant sous la forme d'un pot renversé et comprenant une douille 7, destinée à recevoir l'extrémité postérieure d'un élément de marteau ou outil analogue 8, une bille d'acier trempé 9 étant interposée entre les surfaces coniques opposées de l'outil proprement dit 8 et de la douille 7 de l'organe de transmission. L'organe de transmission 6 peut coulisser librement dans un guidage tubulaire 10, présentant un rebord ou bride 11, au moyen duquel le guidage 10 est rigidement serré entre l'extrémité du corps 1 et une face d'extrémité d'une tête d'outil 12, fixée audit corps 1 au moyen de boulons 13 traversant des trous de la bride Il du guidage.
Un nez en acier 14 protège l'extrémité externe de la tête d'outil 12 et est fixé au moyen d'un écrou interne 15, vissé sur une par- tie en saillie ou bossage creux 16 du nez 14. L'outil proprement dit 8 est également guidé dans l'alésage central 14a du nez 14 pourvu de son bossage et il est garanti contre toute rotation par l'alésage hexagonal concentrique 14b. Dans la tête d'outil 12, il est prévu un manchon en acier trempé 17, présentant un retrait à son extrémité pour retenir un an- neau amortisseur en caoutchouc 18, qui sera appelé ci-après amortisseur de marche à vide.
Le côté interne dudit anneau 18 est placé dans un lo- gement 19 d'une plaque 20 couvrant le bossage 16 et l'écrou 15, la par- tie en saillie de la plaque 20 constituant le logement 19 contenant un anneau de frottement de caoutchouc 21. Un anneau de garniture en caout- chouc 22 remplit l'espace compris entre une partie chanfreinée vers l'ex- térieur de l'extrémité du manchon 17, la tête d'outil 12 et la plaque de couverture 20, pour créer une butée élastique et un joint étanche à l'hui- le pour le manchon 17.
L'élément de transmission 6 présente un orifice évasé et une rainure périphérique externe 23, laquelle loge un anneau de caout- chouc 24, prévu pour créer un contact de fermeture étanche au fluide avec le manchon 17. L'orifice évasé de l'organe de transmission 6, les extré- mités internes suralésées complémentaires de la tête d'outil 12 et du man- chon 17 et l'extrémité externe du guidage à bride 10 forment ensemble un espace annulaire 25, dans lequel sont logés une pièce annulaire métallique
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rigide, à section angulaire, 26, une rondelle rigide plate 27 et un an- neau de caoutchouc intermédiaire 28, qui sera appelé ci-après amortisseur des chocs de recul ou des contre-coups et qui interrompt et amortit ef- fectivement les chocs de recul axiaux transmis par l'outil 8,
la bille d'acier 9, l'élément de transmission 6 et la pièce annulaire métallique à section angulaire 26.
L'outil 8 présente un évidement de surface 29 (voir figure 3), découpé dans sa tige pour recevoir une fiche de retenue cylindrique 30, qui le maintient et peut tourner dans un alésage transversal 31 du nez 14, décalé par rapport à l'axe de ce dernier.
Cette fiche de retenue 30 présente également un évidement de surface 32, qui, lorsqu'on a fait tourner ladite fiche au moyen d'une poignée 33, permet l'introduction de l'outil 8, par le nez 14, dans la douille 7 de l'élément de transmission. La fiche 30 est maintenue contre tout déplacement accidentel d'extrémité au moyen d'une broche 34, chargée par ressort, passant par un trou transversal du nez et se mettant en en- gagement avec une rainure 35 de la fiche 30. La broche 34 s'engage éga- lement dans une dépression de la base de la rainure 35, pour éviter toute rotation accidentelle pendant le fonctionnement.
Des défauts d'usinage et d'assemblage produits pendant la fabrication et la déviation de certains éléments constitutifs de l'outil pendant l'emploi ont inévitablement pour effet que l'organe de percussion 4 et l'organe de transmission 6 se trouvent quelque peu hors d'alignement et il est désirable que les surfaces qui butent l'une sur l'autre soient formées de façon à étendre le choc sur une surface aussi grande que pos- sible. Conformément à ce qui vient d'être dit, les surfaces d'engagement 4a et 6a de l'organe de percussion 4 et de l'organe de transmission 6 sont respectivement réalisées en des formes coniques ou sphériques mâle et femelle complémentaires ou dans une combinaison de- ces formes.
Ainsi qu'il a déjà été mentionné, la force impartie par l'organe de commande 5 actionné par manivelle, qui commande la descente de l'organe de percussion 4, tend à soulever tout le marteau, tandis que le choc de l'organe de percussion 4 tend à chasser vers l'extérieur l'organe de transmission 6 et l'outil 8. Plus grande sera la poussée sur l'organe de percussion, plus le marteau, comme un tout, se déplacera par rapport à l'organe de transmission 6 et à l'outil 8.
Pour un fonc- tionnement rythmé du marteau, il est nécessaire que l'organe de trans- mission, l'outil et le reste du marteau maintiennent strictement la dis- position relative des éléments qui est illustrée à la figure 2 du dessin, autrement la durée de l'ouverture des trous d'équilibrage 51 (visibles à la figure 1 et dont il sera question de Nouveau plus loin) est modifiée et, par conséquent, la vitesse de recul de l'organe de percussion et sa lon- gueur de course sont également modifiées, ce qui détermine une marche irrégulière. Si l'ouvrier n'est pas à même de chasser le marteau vers l'ouvrage, la dimension A (figure 2) est progressivement réduite jusqu'à ce que l'organe de transmission 6 touche l'amortisseur de marche à vide 18,
la poussée suivante vers le haut soulève à la fois le corps 1 et l'or- gane de transmission 6 de l'outil 8 et le premier choc de l'organe de per- cussion descendant 4 est donné dans le marteau au lieu de l'être sur l'ou- til 8. En raison de l'aspiration dans- l'espace 25,fermé par l'ajustement étroit de l'organe de transmission dans l'alésage de guidage d'une part et par l'anneau d'étanchéité 24 d'autre part, un mouvement limité de l'organe de transmission 6 (tendant à réduire la dimension A) crée une force d'as- piratior considérable tendant à rétablir les conditions représentées aux dessins.
Ensuite.lorsque le corps 1 et l'organe de transmission retenu par l'aspiration 6 quittent l'outil 8, l'organe de percussion descendant 4 fait descendre l'élément de transmission 6 et, ce faisant,crée une aspira- tion qui entraîne le marteau comme un tout vers le bas. Le volume d'air dans l'espace d'aspiration 25 doit être maintenu aussi faible que possible
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pour assurer qu'un très petit mouvement de l'organe de transmission 6 crée une contre-pression considérable; la surface exposée à l'aspiration doit être beaucoup plus grande que celle qui serait nécessaire pour lo- ger simplement l'organe de transmission 6,axialement, dans le corps 1.
Une autre garantie est obtenue par le fait que l'espace 36 situé en dessous de l'organe de transmission 6 est fermé par l'anneau de frottement 21 et l'anneau 24 contenu dans la rainure 23 de l'organe de transmission, et le mouvement qui tend à produire l'aspiration au-dessus de l'organe de transmission 6 tend également à réduire la pression posi- tive en dessous de lui.
Dans certains cas, cette obturation peut s'avérer constituer une variante satisfaisante, en l'absence d'aspiration, notam- ment si la dimension A est réduite considérablement, pour assurer un amas- sement rapide de pression pour un petit mouvement de l'organe de transmis- sion. C'est-à-dire que chaque moyen peut agir en l'absence de l'autre ou que, ainsi qu'il est illustré, les procédés à contre-pression et pres- sion positive peuvent tous deux être employés.
Pour empêcher les coups de se produire ou pour les minimiser lorsque l'outil est retiré de l'ouvrage avec la source d'énergie en fonc- tionnement, l'organe de transmission 6 peut effectuer un mouvement vers l'extérieur dans de larges limites. Lorsque l'organe de transmission 6 se trouve dans la position externe, l'organe de percussion 4 s'écarte da- vantage du piston 5 que lorsque les coups sont donnés et reçoit donc moins d'énergie de l'air qui est comprimé à un degré beaucoup plus faible.
En même temps, les trous d'équilibrage 51 sont découverts,pendant une partie plus longue du cycle et l'air est aspiré et est rejeté, réduisant par conséquent encore l'énergie déterminant le mouvement alternatif de l'élément de percussion 4. Cette fonction des trous d'équilibrage 51 s'ajoute à leur fonction principale qui consiste à maintenir un volume d'air dans la chambre de compression à une valeur qui permette le fonc- tionnement rythmé.
La tendance de l'aspiration et/ou de la pression positive à maintenir l'organe de transmission dans la position représentée à la fi- gure 2 des dessins peut être supposée renverser les conditions de marche à vide mais il s'est avéré en pratique que cela ne se produisait pas.
Après quelques coups perdus, la pression s'équilibre des deux côtés, avec l'organe de transmission descendu, immobilisant ainsi l'organe de percus- sion.
La figure 4 illustre l'emploi d'un amortisseur de recul ou de contre-coups, dans une 'forme connue de marteau dans laquelle l'organe de transmission n'existe pas et dans laquelle l'organe de percussion 40 (représenté sous la forme d'un piston) frappe directement sur l'extrémité de l'outil 41.
L'outil 41 se déplace longitudinalement par rapport au nez tubulaire 42, déplacement qui est limité par l'organe de retenue élas- tique ou verrou 43. Dans cette forme de réalisation, l'amortisseur de contre-coups est, sous la forme d'un simple anneau de caoutchouc a, sec- tion circulaire 50, interposé entre une bride 44 du nez 42 et l'extrémité externe du corps cylindrique 45 et l'amortisseur de marche à vide, sous la forme de trois anneaux de caoutchouc à section circulaire 46,est in- terposé entre la brde 44 et la bride interne 47 d'un manchon 48, qui renferme les deux amortisseurs et une partie du nez mobile 42, et qui est fixé au corps 45 au moyen de boulons 49.
REVENDICATIONS.
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