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La présente invention est relative aux marteaux électriques.
Le faible développement commercial des marteaux électriques est dû en grande partie a leur faible puis- sance massique. On sait que cette puissance correspond à
1/2 m v2 n m étant la masse frappante, V sa vitesse, n la fréquence des coups successif s'et M la masse totale du marteau,
Dans les marteaux connus la puissance massique est faible pour plusieurs causes d'une part, le moteur électrique incorporé à l'appareil pesé à lui seul plu- sieurs kilogs de telle sorte que M est important,d'autre part, la course de la masse frappante est ordinairement
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faible (saui dans le cas des marteaux à billes) et, par conséquente la vitesse v l'est également.
Si on cherche à obtenir une puissance massique suffisante en augmentant'la fréquence de frappe!!., il est évident que la puissance par coup reste faible et la for- ce vive dont on dispose pour. attaquer un matériau dur est insuffisante, On peut multiplier le nombre de coups. Le résultat à atteindre ntest pas-obtenu car la puissance de chaque coup :reste au-dessous du seuil minimum partir duquel le coup cesse d'être efficace.
Seuls les marteaux pneumatiques répondent en- tièrement aux nécessités de travaux durs, mais ces mar- teaux par la consommation importante d'air comprimé et la nécessité d'un compresseur sur le lieu du travail, ne sont pas d'une utilisation économique et pratique.
L'invention a pour objet un marteau électrique perfectionné, de construction simplet d'un fonctionnement à l'abri de tout aléa et d'une puissance massique consi- dérable, Ce marteau Est remarquable notamment en ce qu'il comporte, entre un élément mobile menant et un piston constituant la masse frappante, un transformateur hydrau- liquetcl qu'une course réduite de l'élément menant se traduit pour le piston par une course plus grande et légè- rement surabondante par rapport à la course utile, effec- tive,
un moyen amortisseur étant combiné avec ce trans- formateur hydraulique pour absorber la différence entre la course que l'élément menant est susceptible de communi- quer au piston et la côurse effective de ce piston et amortir les réactions dues au choc de ce dernier sur l'outil.
Grâce à la multiplication de course, due au transformateur hydraulique, une course relativement faible .
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(de l'ordré du/centimétre) et compatible avec une commande par came, tourillon excentré ou moyen similaire, de l'élément menant, se traduit par une course importante (de l'ordre de dix centimètres ou plus) du piston donc par une grande vitesse de celui-ci.
Par ailleurs,grâce à la course surabondante du piston d'une part, la frappe se produit avant que lE;'! piston ne soit à fond de course et on profite du fait que ce piston possède alors une plus grande vitesse, et,d'autre part$ le réglage des courses n'est plus critique notamment la distance de l'outil au point mort haut du piston.
Evidemment le choc sur l'outil étant plus éle- vé, la réaction serait plus grande, mais grâce au moyen amortisseur prévu cette réaction est absorbée et il n'en résulte pas d'effet désagréable pour l'utilisateur.
Suivant un mode d'exécution, le corps du mar- teau comporte un cylindre dans 3,;une des extrémités du- quel fait saillie la queue de l'outil et dans lequel se déplace ledit piston, l'autre extrémité de ce cylindre étant en communication avec une chambre de plus grande section$ obturée par l'élément mobile menant lié à un dispositif électro-magnétique de commande qui permet de lui communiquer des mouvements alternatifs d'une petite amplitude prédéterminée, l'espace étanche ménagé dans ledit corps entre co piston et ledit élément étant au moins très sensiblement plein d'un liquide et lo rapport entre les sections transversales dudit cylindre et de'ladite chambre étant tel quo l'amplitude des mouvements de l'élément menant correspond à ladite course légèrement surabondante du piston.
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Suivant un mode d'exécution préféré, l'élément menant est constitué par une membrane souple fixée par sa périphérie au corps du marteau de telle sorte que cette membrane sert en même temps d'organe obturateur pour la chambre correspondante,, ladite membrane étant reliée par son centre au dispositif électro- mécanique de commande.
En ce qui concerne le moyen pour compenser la différence de course du piston et absorber élastiquement la réaction due au chou de ce dernier sur l'outil, il peut être constitué par un petit volume d'air enfermé avec le liquide dans la chambre ménagée entre le piston et la membrane et/ou par cette membrane grâce à la dé- formation élastique de sa partie libre et/ou par un dashpot ou autre dispositif extérieur à ladite chambre et en communication avec elle.
D'antres caractéristiques résulteront de la description qui va suivre.
Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exem- ple : la Fig.1 est une coupe verticale longitudinale d'un marteau électrique hydro-pneumatique perfectionné suivant l'invention, l'équipage mobile étant représenté son point mort haut; la Fig.2 est une coupe verticale transversale partielle suivant la ligne 2-2 de la Fig.l.
Suivant l'exemple d'exécution représenté, le corps du marteau est formé par la combinaison d'une pièce 1, d'un tube 2 vissé en 3 dans cette pièce, et d'un em- bout 4'vissé à son tour en 5 sur l'extrémité inférieure du tube 2;
Le corps 1 a une forme cylindro-tronconique, la
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portion tronconique étant ménagée entre deux portions cylindriques de telle sorte que ce corps comporte trois alésages cylindriques de diamètres décroissants'6, 7 et 8;les 'alésages 6 et 7 sont reliés par un épaulement 9 suivi d'une partie tronconique 10,cependant que les alésages 7 et 8 sont reliés par un épaulement transversal 11, @
Le tube 2 comporte de bout en bout un alésage cylindrique 12, de diamètre d inférieur à celui'de l'alé-. sage 8, de manière à ménager entre eux un autre épaulement 13 constitué par l'extrémité même du tube 2.
A fortiori. ' le diamètre dest donc plus petit que le diamètre D de l'alésage 6 de la partie 1 du corps du marteau le rap- port *? étant égal à m et m pouvant facilement être égal ou même supérieur à dix.
Enfin, l'embout 4 qui est pourvu d'un évent 14 est percé de part en part d'un trou axial formé d'une portion cylindrique 14. suivie d'une portion prismatique 15a.Dans le trou (15, 15a) est engagée par des portions correspondantes cylindriques 16 et prismatique 17 la queue d'un outil 0. La portion 16 dépasse .d'une certaine quantité a, à l'intérieur de l'alésage 12; la valeur a est variable suivant les outils et leur usure et peut être comprise/par exemple entre une valeur minimum a1 et une valeur maximum a2.
L'alésage 6 est fermé par une membrane'souple .
18 en caoutchouc naturel ou autre matériau dont la périphérie est serrée entre le corps 1 et un anneau 19 rapporté sur ce corps 1, et serré par un certain nombre de boulons 20 et d'écrous 21.
De préférence, pour assurer une bonne étan- chéité, les surfaces en regard de la pièce 1/ot de l'anneau
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19 sont pourvues de stries concentriques 22, assurant un excellent ancrage de la membrane 18 tout en augmentant considérablement les lignes de direction radiales 'et en zig-zag ce qui supprime tout risque de fuite.
La membrane 18 constitue l'élément menant qui obture à l'une de ses extrémités l'espace étanche ménagé par la série dos alésages décrits et cette chambre est fermée à son autre extrémité par un piston 23 à surface inférieure de -frappe 24, mobile d'une manière étanche dans l'alésage 12. 'L'étanchéité entre ce piston et l'a- lésage est assurée par un ou plusieurs anneaux 25.
La chambre étanche ainsi formée est presque en- tièrement remplie d'huile ou autre liquide 26, c'est-à- dire d'un produit incompressible; cependant) cette chambri contient une petite quantité d'air, matérialisée sur la Fig.1, dans laquelle le dispositif est supposé au repos, -par un petit espace 27 ménagé sous la membrane 18 au-dessu du niveau du liquide.
En cours de fonctionnement, l'air 27 sera plus ou moins dispersé dans le liquide 26.
En raison du rapport m entre les dimensions des alésages 6 et 12, on voit immédiatement que tout déplace- ment vers le bas de la membrane 18 se traduira par un/dò- placement m fois plus grand du piston 23;le volume du liquide 26 qui remplit la chambre comprise entre la membrane et le piston étant incompressible) et compte non tenu de la compression possible de l'air 27 dont la rôle sera précisé plus loin.
Au repos, le piston 23 ' maintenu dans la position haute représentée par un ressort en hélice 28 accroché-en 29 à une ferrure 30, soudée dans une.cavité . borgne 31 du piston 24, tandis que l'extrémité supérieure
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de ce ressort prend appui sur une traverse 32 formant un pontet en appui sur l'épaulement 11 de la partie 1 du corps du marteau, Ce pontet 32 dont la portion centrale est de préférence coudée est maintenu en position grâce à l'engagement de ses deux extrémités dans deux entailles radiales 33, ménagées dans les épaulements 11,
Dans cette position de repos ou de point mort haut, le piston bute, de bas en haut, 'par l'inter- médiaire d'une rondelle 34, contre un ressort 35 en héli- ce amortisseur,
lui-même en appui par son extrémité supé- rieure contre un autre anneau 36, maintenu par une bague tendue, élastiques, 37, engagée dans une saignée périphé- rique de l'alésage 8.
La membrane 18 est solidaire en son centre d'un dispositif électro-mécanique D de commande qui per- met de lui communiquer une amplitude d'oscillation x, telle que la course correspondante y - mx du piston 23 est égale à la distance qui sépare au point mort haut la tranche inférieure 34, de ce piston de la surface in- terne transversale de la queue 16 d'un outil o tel que cette queue ne fait saillie dans l'alésage 12 que de la valeur minimum a1.
Par conséquent pour toutes les saillies! comprises entre a1 et a2,cette course y est légèrement surabondante par rapport à la course utilo effective,
On notera'que la tête 38 se prolonge assez en avant à ltintérieur de la chambre à liquide de manière à pouvoir y être guidée suivant l'axe longitudinal XX du marteau par un guide tubulaire 45,rapporté par des rivets'46 ou autrement sur une plaque de maintien 47, elle-même rapportée par des vis 48 sur l'épaulement 9 de la partie 1 du corps du marteau. La plaque 7 est percée
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couvertures 49 permettant un libre passage du liquide
26..
La tête 44 qui est rapportée sur la tige 38 et qui,-par conséquent, est solidaire dans ses déplacements de la membrane 18, a la forme d'un crochet ainsi qu'on peut le voir sur la Fig.2. Dans l'ouverture à faces paral- lèles et transversales 50 de cette tête 44 est mobile un coulisseau ou dé 51.
Celui-ci est percé d'un trou cylin- drique 52, dans lequel tourne un tourillon 53 ménage à l'extrémité d'un arbre 54 d'axe YY, perpendiculaire à l'axe Xx, cependant que le tourillon 53 a un axe ZZ, ex- centré d'une certaine quantité e par rapport à l'axe YY, de telle sorte que pour chaque rotation d'un tour de l'arbre 54, le tourillon 53 provoque un aller-retour dans le sens vertical de la tête 44, et de la tige 38, c'est-à- dire un aller-retour de la membrane 18 et du piston 24./
L'arbre 34 de commande est actionné par un moteur électrique et ce moteur peut soit être combiné avec le marteau comme dans l'exemple représenté et comme il sera décrit ci-après, soit commander cet arbre à distance par un flexible, ce qui diminue la masse totale m du mar- teau du poids du moteur d'entraînement.
Cependant, la réalisation de l'ensemble représen-
Té, moteur incorporé, présente l'avantage d'avoir sous forme d'un seul outil l'ensemble du mécanisme..
Suivant l'exemple représenté, l'arbre 54 touril- lonne par l'intermédiaire d'une douille anti-friction 55- dans un bossage 56 d'un support 57 rapporté par un certain nombre de pattes 58 et par les boulons précités 20 sur la partie'1 du corps de l'appareil. Ce support 57 comporte . un alésage transversal 59 , dans lequel est engagé un moteur électrique 60. Cet alésage est fermé dtun côté par
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un couvercle 61 et du côté opposé par un plateau 62, dans lequel l'arbre 63 du moteur tourillonne par l'in- termédiaire d'un roulement 64. L'extrémité de l'arbre 63 forme un pignon 65'et ce pignon est relié par un pignon intermédiaire 66 à une roue dentée 67. clavetée sur l'arbre 54.
Le train réducteur 65-66-67 est recou- vert d'un couvercle 68.
Si le moteur'60 est un moteur universel' qui tourne à une grande vitesse, par exemple de l'ordre de 18 000 tours/minute, le rapport de réduction sera de l'ordre de 6 à 12 de manière que la fréquence n de frappe soit de l'ordre de 1 500 à 3 000 tours/minute.
On notera qu'éventuellement on pourraitutiliser un moteur asynchrone à attaque directe.
L'appareil est complété par une poignée 69 rap- portée entre un bqssage 70 venu de matière avec la pla- que 62 et une -ferrure 71, rapportée par des vis 72 ou par soudure sur le couvercle 61.
Le fonctionnement est le suivant; l'appareil étant supposé dans le position do repos, représentée à la Fig.l, dès que le moteur 60 est alimentée le circuit d'alimentation étant contrôlé par un interrupteur non représenté et qui est avantageusement porté par l'appareil, par exemple au voisinage de la poignée 69, le moteur 60 entraîne par le train réducteur l'arbre 54 et, à chaque tour de cet arbre, le tourillon excentré 53 provoque un mouvement do va-et-vient do la membrane 18.
Lorsque celle- ci se déplace vers le bas, elle repousse par l'intermédiai- re du liquide 26 et sans compression appréciable de l'air 27. le piston 23, étant donné que ce piston est très sen- siblement en équilibre entre son poids qui tend à le faire descendre et le ressort 28 qui le maintient dans sa posi-
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tion haute avec une prépondérance très faible de son action.
L'excentricité du tourillon 53 étant choisie pour donner la course yprécitée au piston, c'est-à-dire une course surabondante, ce piston vient frapper l'ou- til 16 avant que la membrane,,sous l'action du tourillon 53 ne passe par son point mort bas.
Ceci est très intéressant car on est certain que le piston 23 frappe sur la queue 16 de l'outil quelle que soit la saillie a comprise entre les valeurs limites a1 et a 2 de la saillie de l'outil dans l'alésage 12,on peut donc utiliser l'apparoil, même avec des outils par- tiellement usés.
En outre et surtout $il en résulte qu'au moment de l'impact du piston 23 sur l'outil, ce piston n'ayant pas encore atteint son point mort bas théorique, le choc sur l'outil est important.Mais, du même coup, il y a création d'une réaction qui seraitcommuniquée par le liquide 26 à la membrane et, par elle-même à la partie supérieure de l'appareil et à la poignée 69. Si, cette réaction n'était amortie comme c'est le cas par l'air 27 contenu dans la chambre 23, soit au-dessus du liquide lors des premiers coups, soit plus ou moins mélangéo à ce liquide dès que l'appareil a fonctionné pendant quelques minutes.
L'expérience montre que cotte petite quantité d'air 27 amortit, en effet, la totalité de la réaction due aux choos du piston sur l'outil,do tclle sorte que l'ouvrier qui tient l'appareil par la poignée 69 ne por- çoit' pratiquement pas l'effet désagréable de cette réac- tion.
Cependant, dès que la membrane 18, lors de sa
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course ascendante, a dépassé le point qui, à la descente, a correspondu à l'impact du piston 24 sur l'outil, le piston 24 remonte à son tour sous les actions conjuguées de la pression atmosphérique qui s'exerce sur la tranche inférieure de cepiston grâce à l'évent 14 ménagé dans l'embout 4 et du ressort 28 qui, tendu à la descente du piston, tend à reprendre sa longueur normale.
A la fin de la course vers le haut, le piston 24 qui a acquis une force vive, d'ailleurs limitée, vient buter sur la rondel- le 34 et sa course est amortie, puis arrêtée par le res- sort 35 qui absorbe ladite force vive puis, par une légère détente, ramène le piston dans la position de point more haut représenté.
-Un cycle est terminé et le suivant commence.'
Naturellement 1!invention ntest pas limitée au mode d'exécution représenté et décrit qui n'a été donné qu'à titre d'exemple,
Eventuellement, la masse dtair 27 pourrait être supprimée ou son action complétée par une déformation élastique importante de la membrane 18 dans sa portion périphérique adjacente à la paroi de l'alésage 6, cette membrane, surtout si elle est très souple et assez épaisse, pouvant au moins contribuer à absorber la réaction due au choc du piston sur l'outil.
Le même effet dfamortissement pourrait encore être obtenu en reliant la chambre 23 à une chambre auxiliaire comportant-un amortisseur d'un type quelconque connu à dashpot ou autre.