EP0427647A1 - Appareil pneumatique de percussion à outil de travail amovible - Google Patents

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EP0427647A1
EP0427647A1 EP19900420482 EP90420482A EP0427647A1 EP 0427647 A1 EP0427647 A1 EP 0427647A1 EP 19900420482 EP19900420482 EP 19900420482 EP 90420482 A EP90420482 A EP 90420482A EP 0427647 A1 EP0427647 A1 EP 0427647A1
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EP
European Patent Office
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counterweight
bore
drawer
balls
chamber
Prior art date
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Application number
EP19900420482
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German (de)
English (en)
Other versions
EP0427647B1 (fr
Inventor
Marc Pierre Louis Bideaux
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BIDAUX MARC S.A.
Original Assignee
BIDAUX MARC SA
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Filing date
Publication date
Application filed by BIDAUX MARC SA filed Critical BIDAUX MARC SA
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25DPERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B25D9/04Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously of the hammer piston type, i.e. in which the tool bit or anvil is hit by an impulse member
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25DPERCUSSIVE TOOLS
    • B25D17/00Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D17/08Means for retaining and guiding the tool bit, e.g. chucks allowing axial oscillation of the tool bit
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25DPERCUSSIVE TOOLS
    • B25D17/00Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D17/24Damping the reaction force
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25DPERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B25D9/14Control devices for the reciprocating piston
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25DPERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B25D9/14Control devices for the reciprocating piston
    • B25D9/16Valve arrangements therefor
    • B25D9/18Valve arrangements therefor involving a piston-type slide valve

Definitions

  • the present invention relates to percussion devices generally supplied by a pressurized fluid, such as compressed air responsible for generating the reciprocating rectilinear displacements of a piston or the like intended to strike the tail of a removable working tool.
  • a pressurized fluid such as compressed air responsible for generating the reciprocating rectilinear displacements of a piston or the like intended to strike the tail of a removable working tool.
  • Such devices are used in many fields of application for cutting, detaching and perforating various materials.
  • impact hammers are used in many fields of application for cutting, detaching and perforating various materials.
  • Such devices comprise a body containing a free counterweight, guided in movement by a sealing surface separating an exhaust cylinder and a working cylinder.
  • the counterweight has, in the working cylinder, a piston-forming head delimiting two variable-volume chambers which can be linked to a compressed air intake circuit and to the exhaust cylinder by means of a internal intercommunication bore in the counterweight.
  • Each back and forth movement of the counterweight implies an active stroke at the end of which the counterweight is responsible for striking the tail of a working tool fitted or coupled at the end of the body by means of a locking coupling device. and quick unlocking.
  • this stroke is essentially defined by the length of the cylindrical seat ensuring the guiding of the counterweight and on either side of which the intercommunication orifice is in relation, either with the exhaust cylinder, either with the action and working cylinder.
  • this length is increased, all of the dimensional characteristics of the body of the apparatus must be reconsidered, which leads to an increase in diameter, an increase in length weighing down the whole.
  • the prior art knows another proposal for structural realization of a pneumatic percussion device in which the working cylinder has two chambers with variable volume, delimited by the head of the counterweight and which can be put in relation of admission and exhaust respectively, not by means of an intercommunication orifice made in the counterweight, but by a valve box subjected to the action of the vacuum prevailing in the exhaust chamber.
  • the object of the invention is precisely to remedy the above drawbacks by proposing a new structure of a pneumatic percussion device, a new structure making it possible to increase the useful length of the travel of the counterweight without generating an increase in weight or length, with a view to providing portable type devices with increased working efficiency, although their power can be supplied from a compressor driven by a single-phase electric motor.
  • the pneumatic percussion device of the type comprising a shaped body general tubular, which is provided at the end with a quick connector for the tail of a working tool and which delimits, on both sides of a cylindrical bearing ensuring the guiding and the sealed sliding of a counterweight free of percussion, an exhaust cylinder in which the tail protrudes and a working cylinder divided into two opposite chambers with inversely variable volume, called action and transfer-reaction volumes respectively, by a piston formed by the counterweight which extends axially in the two cylinders, means being provided both in the body and in the counterweight for alternately placing one of the chambers in relation to a compressed air intake circuit and the other chamber in relation to the exhaust cylinder and vice versa, is characterized in that the counterweight internally delimits a concentric bore, - communicating directly with the action chamber and through a passage with the transfer-reaction chamber or with the exhaust cylinder, - And containing a free pilot piston having, on the one hand, a blind well opening permanently
  • the object of the invention is also to provide such a device with means for coupling the tool capable of avoiding the risks of the tool shank flaking and likely to intervene, in particular in the event of animation at empty, due to the higher working power that an apparatus of the type of the invention can develop.
  • the apparatus according to the invention is also characterized in that the quick connector is associated with a shock absorber interposed between itself and the shank of the tool.
  • the pneumatic percussion device as illustrated in fig. 1 comprises a body 1 of generally tubular shape comprising an end piece 2 on which is adapted a connector 3 for quick coupling and uncoupling of the shank 4 of a working tool 5 whose shape of the active part is indifferent for this which relates to the invention.
  • the body 1 internally defines an axial cylindrical surface 6 on either side of which are formed, on the one hand, a cylinder 7 said exhaust communicating with the nozzle 2 and with vents 8 and, on the other hand , a working cylinder 9 , of larger diameter than the bearing 6 and extending inside of the body 1 opposite the end piece 2 .
  • the cylinder 9 is closed by a connector 10 on which a handle or a handle 11 can be adapted, as well as means for connection to a network for supplying compressed animation fluid such as air.
  • the bearing surface 6 is intended to ensure the guiding and the sealed sliding of a percussion weight 12 the length of which is chosen so that it always extends partly in the cylinders 7 and 9 simultaneously.
  • the percussion weight 12 comprises a head 13 forming a piston, guided inside the cylinder 9 in which it delimits two variable-volume chambers 14 and 15 respectively called action and transfer-reaction, as is apparent from the functional explanation described below.
  • the transfer-reaction chamber 15 communicates via an annular groove 16 with at least one compressed air intake duct 17 leading to the connector 10 , in particular via a supply groove 18 .
  • Such a groove can advantageously be provided when the supply circuit of the chamber 15 is provided by several conduits 17 which can be formed in the wall thickness of the body 1 .
  • the counterweight 12 is produced, as shown in FIGS. 2 and 3 , to delimit internally a concentric bore 20 opening in the plane of the transverse face of the piston 13 , so as to be in permanent relation with the action chamber 14 .
  • the bore 20 communicates by its bottom with an axial hole 21 extended by a radial bore 22 opening at the periphery of the counterweight, preferably inside a flat 23 .
  • the bore 22 is advantageously controlled by a calibrated nozzle 24 , preferably removable.
  • the bore 20 has two internal recesses 25 and 26 which are respectively in communication with radial holes 27 opening into the chamber 15 and with exhaust ducts 28 opening into the exhaust cylinder 7 .
  • the bore 20 internally contains a pilot piston 30 , of shorter axial length, capable of sliding freely between two stop positions, respectively defined by the bottom of the bore 20 and by a stop ring 31 mounted in the piston 13 so as to leave communication between the bore 20 and the chamber 14 .
  • the free pilot piston 30 has, internally, a blind well 32 opening in the bore 20 and communicating with one or more openings 33 made radially to open at the outer periphery of the free pilot piston 30 .
  • the constructive characteristics of the free pilot piston 30 and of the counterweight 12 are such that in the stop position illustrated in FIG.
  • connection of the apparatus to a compressed air supply circuit allows the admission of the pressurized fluid into the conduits 17 which convey it into the transfer-reaction chamber 15 . Due to the abutment position of the pilot piston 30 against the bottom of the bore 20 , the recess 25 is closed, so that the compressed air is developed only in the chamber 15 . The counterweight 12 is urged to move back in the direction of the arrow f1 , as shown in FIG. 4 .
  • This return stroke results in a reduction in the volume of the chamber 14 which is in relation, by the bore 20 , the well 32 , the ports 33 and the recess 26 , with the exhaust conduits 28 allowing the evacuation of the air or the fluid contained in the chamber 14 towards the cylinder 7 and its exhaust through the vents 8 .
  • the compressed air from the chamber 15 is also transferred, by the recess 25 , the well 32 and the bore 20 , in the direction of the chamber 14 , with a view to establishing a rise in pressure capable of generating the inversion of the rectilinear displacement travel of the counterweight, then biased in the direction of the arrow f3 , as illustrated in FIG. 6 .
  • This stroke in the direction of the arrow f3 corresponds to the active stroke and takes place without immediate impact on the position of the free pilot piston 30 , since from the position according to FIG. 5 , the bore 22 is also in relation to the transfer chamber 15 , so that balanced pressures are exerted on either side of the pilot piston 30 .
  • the compression imposed on the air mattress contained in the chamber 15 is responsible at the end of percussion for driving the counterweight 12 in the direction of the arrow f 1 to execute a new operating cycle, as described above.
  • the free pilot piston 30 and the existence of the two recesses make it possible to increase the useful stroke of the counterweight to the measurement comprised axially between the transverse planes passing through the bore 22 and the recess 25 which constitutes the means of intercommunication between the transfer chamber 15 and the chamber 14 .
  • the bore 22 is advantageously controlled by the nozzle 24 in order to laminate the exhaust air during the stroke of the pilot piston 30 in the direction of the arrow f4 to avoid brutal contact between this piston and the bottom of the bore 20 .
  • the bore 22 is advantageously controlled by the nozzle 24 in order to laminate the exhaust air during the stroke of the pilot piston 30 in the direction of the arrow f4 to avoid brutal contact between this piston and the bottom of the bore 20 .
  • the apparatus is provided with a connector 3 for quick coupling and uncoupling capable of preserving the shank 4 of the tool 5 against the shocks likely to be applied when empty, it that is to say when such a tool is not in abutment against a work surface.
  • the quick connector 3 comprises a sliding ring 40 , threaded concentrically on the end piece 2 and urged in the locking position against a rod 41 by the action of an elastic return member 42 .
  • the ring 40 envelops stop balls 43 , for example three in number, which are mounted, as shown in FIGS. 8 and 9 , in through holes 44 shown by end piece 2 .
  • the through holes 44 are associated with clearance cups 45 which are formed from the outer peripheral surface of the end piece 2 .
  • the ring 40 pushed by the spring 42 , holds the stop balls 43 in the holes 44 .
  • the ring 40 has, internally and near its edge of cooperation with the rod 41 , an annular groove 47 called a clearance, the hollow cross section of which is complementary to that of the cups 45 to define together a useful housing section corresponding to the diameter balls 43 .
  • An elastic lock 48 is carried by the body 1 to immobilize the ring 40 in the axial position of abutment against the rod 41 .
  • the connector 3 comprises a shock absorber 49 interposed between the stop balls 43 and the shank 5 of the tool 4 , inside the end piece 2 .
  • the shock absorber 49 comprises a drawer 50 of tubular shape having, in its outer periphery, axial grooves 51 in which are engaged the balls 43 passing through the holes 44 and whose diameter is greater than the thickness of the drawer 50 which has internally a regular polygonal conformation 52 ( fig. 9 ) complementary to that 53 of the shank 4 of the tool 5 .
  • the drawer 50 has in the same number as the balls 43 and in coincidence of spacing and angular equidistance, through holes 54 in which are housed stop balls 55 projecting on either side of the drawer 50 .
  • the balls 55 are engaged in axial grooves 56 formed in the internal surface of the endpiece and thus ensure the angular immobilization of the drawer 50 in cooperation with the balls 43 .
  • the balls 55 are brought into abutment against the balls 43 by the movement of the slide 50 under the action of an elastic return member 57 interposed between the latter and an annular plug 58 closing the end piece 2 while freeing a passage section able to be crossed by the conformation 53 and the shank 4 of the tool 5 .
  • the tail 4 comprises, from the conformation 53 , a turning 59 in which penetrate the stop balls 55 in the position illustrated in FIG. 1 .
  • the polygonal conformation 53 is angularly immobilized inside the drawer 50 , itself angularly immobilized inside the end piece 2 .
  • the tail 4 can slide axially along the length of the turning 59 defining the range of relative sliding with respect to the stop balls 55 .
  • the tool can thus be maintained by the cooperation between the regular polygonal conformations 52 and 53 in an angular orientation chosen by the operator to correspond to the adequate working position.
  • the connector 3 therefore ensures an angular and axial connection of the tool 5 .
  • the operator acts on the latch 48 to allow the ring 40 to slide in the direction of the arrow f5 from the position according to FIG. 10 .
  • the groove 47 is gradually brought into line with the clearance bowls 45 to delimit with the latter as many housings as abutment balls 43 which can thus be erased inside such housings.
  • the thrust exerted by the spring 57 biases the slide in the direction of the arrow f6 ( fig. 11 ), so that the stop balls 55 are brought into the holes 44 left free by the erasure of the balls 43 .
  • the retraction of the stop balls 55 frees the internal passage section of the drawer 50 and allows the axial sliding of the conformation 53 of the shank 4 of the tool 5 .

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Abstract

- Outil de travail à percussion. - L'appareil comprend une masselotte (12) possédant un alésage (20) : . communiquant avec deux chambres (14, 15), . contenant un piston pilote libre (30) en relation avec l'alésage et comportant une lumière radiale (33) apte à coïncider avec l'un ou l'autre de deux chambrages (25, 26) internes à l'alésage (20) et communiquant respectivement avec la chambre (15) et avec l'échappement (7). - Application aux appareils écorceurs.

Description

  • La présente invention est relative aux appareils de percussion alimentés généralement par un fluide sous pression, tel que de l'air comprimé chargé de générer les déplacements rectilignes alternatifs d'un piston ou analogue prévu pour percuter la queue d'un outil de travail amovible.
  • De tels appareils, généralement dénommés aussi marteaux à percussion sont utilisés dans de nombreux domaines d'application pour couper, détacher, perforer des matériaux divers. A titre d'exemple, il est possible de citer l'application aux marteaux-piqueurs, aux appareils écorceurs ou encore aux appareils décapeurs.
  • De tels appareils comportent un corps contenant une masselotte libre, guidée en déplacement par une portée d'étanchéité séparant un cylindre d'échappement et un cylindre de travail. La masselotte possède, dans le cylindre de travail, une tête formant piston délimitant deux chambres à volume variable qui peuvent être mises en relation avec un circuit d'admission d'air comprimé et avec le cylindre d'échappement par l'intermédiaire d'un alésage d'intercommunication interne à la masselotte. Chaque déplacement aller et retour de la masselotte implique une course active au terme de laquelle la masselotte est chargée de percuter la queue d'un outil de travail emmanché ou accouplé en bout du corps par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement à verrouillage et déverrouillage rapides.
  • Il peut être considéré que de tels appareils donnent généralement satisfaction, mais que sur la base des réalisations connues, il apparaît nécessaire de pouvoir disposer, pour des encombrements donnés, d'appareils possédant une plus grande efficacité de puissance, tout en étant plus équilibrés et moins générateurs de vibrations imposées aux opérateurs.
  • L'efficacité de travail de tels appareils à percussion dépend essentiellement du poids de la masselotte, de sa vitesse de déplacement, de la fréquence de ce déplacement et de la course utile de la masselotte.
  • On pourrait donc envisager d'augmenter le poids de la masselotte pour accroître l'efficacité de travail. Une telle proposition conduit obligatoirement à une augmentation du diamètre du corps et n'apparaît pas apporter de résultat particulièrement positif sur le renforcement de l'action de percussion, en raison de la réduction de la fréquence de déplacement qui en est le corollaire. En outre, l'augmentation de poids de la masselotte conduit inéluctablement à un accroissement du poids total de l'outil dont l'équilibrage dynamique devient plus délicat à réaliser pour réduire, sinon supprimer, les vibrations de fonctionnement imposées à l'opérateur.
  • On pourrait penser qu'il est possible d'agir sur la vitesse de déplacement de la masselotte. Pour ce faire, il est absolument nécessaire de modifier la pression du fluide d'animation, c'est-à-dire de disposer d'un réseau de distribution d'air comprimé fournissant une pression d'air supérieure à celle des réseaux actuels, généralement limitée à 7 ou 8 bars. Une telle dépendance pratique s'oppose à toute possibilité d'action sur la vitesse de déplacement.
  • On pourrait penser qu'il est possible d'agir sur la fréquence de déplacement de la masselotte en course rectiligne alternative à l'intérieur du corps de l'appareil. En réalité, une action sur ce troisième paramètre passe obligatoirement par une modification du poids de la masselotte et par un accroissement de la pression du fluide d'animation. Ces deux impératifs entraînent l'apparition des inconvénients énoncés ci-dessus.
  • La seule possibilité apparente et pratique apparaît donc l'action sur la course de la masselotte en vue de l'allonger. Dans les structures du type rappelé ci-dessus, cette course est essentiellement définie par la longueur de la portée cylindrique assurant le guidage de la masselotte et de part et d'autre de laquelle l'orifice d'intercommunication est en relation, soit avec le cylindre d'échappement, soit avec le cylindre d'action et de travail. Toutefois, si cette longueur est accrue, l'ensemble des caractéristiques dimensionnelles du corps de l'appareil doit être reconsidéré, ce qui conduit à une augmentation de diamètre, un acroissement de longueur alourdissement de l'ensemble.
  • La technique antérieure connaît une autre proposition de réalisation structurelle d'un appareil pneumatique à percussion dans lequel le cylindre de travail possède deux chambres à volume variables, délimitées par la tête de la masselotte et qui peuvent être mises en relation d'admission et d'échappement respectivement, non par par l'intermédiaire d'un orifice d'intercommunication pratiqué dans la masselotte, mais par une boîte à clapet soumis à l'action de la dépression régnant dans la chambre de mise à l'échappement.
  • Pour qu'un tel système fonctionne, il est nécessaire de prévoir un échappement libre permanent qui se traduit par une consommation très élevée en fluide d'animation. En règle générale, une consommation de l'ordre de 40 à 60 m3/heure doit être retenue.
  • Si, avec une telle structure, il est possible d'agir plus facilement sur l'accroissement de la course de la masselotte, en revanche, il devient impossible d'appliquer un tel système pour des appareils portatifs. En effet, l'alimentation en fluide d'animation de ces appareils est généralement assurée à partir d'un compresseur de relativement faible puissance, entraîné par un moteur électrique monophasé prélevant son énergie à partir des réseaux de distribution de courant électrique du type domestique ou encoure génératrice autonome. Or, de tels compresseurs possèdent une capacité de production limitée à 20 m3/heure.
  • L'objet de l'invention est justement de remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant une nouvelle structure d'un appareil pneumatique à percussion, nouvelle structure permettant d'augmenter la longueur utile de la course de la masselotte sans engendrer d'accroissement de poids ou de longueur, en vue de doter des appareils de type portatif d'un efficacité de travail accrue, bien que leur alimentation puisse être assurée à partir d'un compresseur entraîné par un moteur électrique monophasé.
  • Pour atteindre l'objectif ci-dessus, l'appareil pneumatique à percussion, du type comprenant un corps de forme générale tubulaire, qui est pourvu en bout d'un connecteur rapide pour la queue d'un outil de travail et qui délimite, de part et d'autre d'une portée cylindrique assurant le guidage et le coulissement étanche d'une masselotte libre de percussion, un cylindre d'échappement dans lequel la queue fait saillie et un cylindre de travail divisé, en deux chambres opposées à volume inversement variable, respectivement dites d'action et de transfert-réaction, par un piston formé par la masselotte qui s'étend axialement dans les deux cylindres, des moyens étant prévus à la fois dans le corps et dans la masselotte pour mettre alternativement l'une des chambres en relation avec un circuit d'admission d'air comprimé et l'autre chambre en relation avec le cylindre d'échappement et inversement, est caractérisé en ce que la masselotte délimite intérieurement un alésage concentrique,
    - communiquant directement avec la chambre d'action et par un passage avec la chambre de transfert-réaction ou avec le cylindre d'échappement,
    - et contenant un piston-pilote libre présentant, d'une part, un puits borgne débouchant en permanence dans l'alésage et la chambre d'action et, d'autre part, au moins une lumière radiale d'intercommunication entre le puits et l'un ou l'autre de deux chambrages internes à l'alésage, débouchant respectivement, pour l'un, dans au moins un conduit d'échappement ménagé dans la masselotte pour s'ouvrir toujours dans le cylindre d'échappement et, pour l'autre, dans la chambre de transfert-réaction.
  • L'invention a encore pour objet de doter un tel appareil de moyens d'accouplement de l'outil à même d'éviter les risques de matage de la queue de l'outil et susceptibles d'intervenir, notamment en cas d'animation à vide, en raison de la puissance de travail supérieure qu'un appareil du type de l'invention peut développer.
  • Dans ce but, l'appareil selon l'invention est également caractérisé en ce que le connecteur rapide est associé à un amortisseur de choc interposé entre lui-même et la queue de l'outil.
  • Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.
    • La fig. 1 est une demi-coupe élévation de l'appareil conforme à l'invention.
    • La fig. 2 est une coupe transversale prise selon la ligne II-II de la fig. 1.
    • La fig. 3 est une coupe-élévation partielle prise selon la ligne brisée III-III de la fig. 2.
    • Les fig. 4 à 7 sont des coupes-élévations mettant en évidence différentes phases de fonctionnement de l'appareil.
    • La fig. 8 est une coupe-élévation partielle montrant différents détails de réalisation de l'un des ensembles constitutifs de l'appareil.
    • La fig. 9 est une coupe transversale prise selon la ligne IX-IX de la fig. 1.
    • Les fig. 10 et 11 sont deux coupes-élévations partielles mettant en évidence des phases de fonctionnement du sous-ensemble selon les fig. 8 et 9.
  • L'appareil pneumatique à percussion tel qu'illustré par la fig. 1 comprend un corps 1 de forme générale tubulaire comportant un embout extrême 2 sur lequel est adapté un connecteur 3 d'accouplement et de désaccouplement rapides de la queue 4 d'un outil de travail 5 dont la forme de la partie active est indifférente pour ce qui concerne l'invention.
  • Le corps 1 définit intérieurement une portée cylindrique axiale 6 de part et d'autre de laquelle sont ménagés, d'une part, un cylindre 7 dit d'échappement communiquant avec l'embout 2 et avec des évents 8 et, d'autre part, un cylindre 9 dit de travail, de plus grand diamètre que la portée 6 et s'étendant à l'intérieur du corps 1 à l'opposé de l'embout 2. Le cylindre 9 est fermé par un raccord 10 sur lequel peuvent être adaptés une poignée ou un manche 11, ainsi que des moyens de raccordement à un réseau de fourniture de fluide comprimé d'animation tel que de l'air.
  • La portée 6 est destinée à assurer le guidage et le coulissement étanche d'une masselotte de percussion 12 dont la longueur est choisie pour qu'elle s'étende toujours en partie simultanément dans les cylindres 7 et 9. La masselotte de percussion 12 comporte une tête 13 formant piston, guidée à l'intérieur du cylindre 9 dans lequel elle délimite deux chambres à volume variable 14 et 15 respectivement dites d'action et de transfert-réaction, ainsi que cela ressort de l'explication fonctionnelle décrite ci-après. La chambre de transfert-réaction 15 communique par l'intermédiaire d'une gorge annulaire 16 avec au moins un conduit d'admission d'air comprimé 17 aboutissant au raccord 10, notamment par l'intermédiaire d'une gorge d'alimentation 18. Une telle gorge peut avantageusement être prévue lorsque le circuit d'alimentation de la chambre 15 est assuré par plusieurs conduits 17 qui peuvent être ménagés dans l'épaisseur de paroi du corps 1.
  • La masselotte 12 est réalisée, comme représenté aux fig. 2 et 3, pour délimiter intérieurement un alésage concentrique 20 s'ouvrant dans le plan de la face transversale du piston 13, de manière à être en relation permanente avec la chambre d'action 14. L'alésage 20 communique par son fond avec un trou axial 21 prolongé par un perçage radial 22 s'ouvrant à la périphérie de la masselotte, de préférence, à l'intérieur d'un méplat 23. Le perçage 22 est avantageusement controlé par un ajutage calibré 24, de préférence, démontable.
  • L'alésage 20 présente intérieurement deux chambrages 25 et 26 qui sont respectivement en communication avec des trous radiaux 27 débouchant dans la chambre 15 et avec des conduits d'échappement 28 s'ouvrant dans le cylindre d'échappement 7.
  • L'alésage 20 contient intérieurement un piston pilote 30, de plus faible longueur axiale, susceptible de coulisser librement entre deux positions de butée, respectivement définies par le fond de l'alésage 20 et par une bague de butée 31 montée dans le piston 13 de manière à laisser subsister une communication entre l'alésage 20 et la chambre 14. Le piston-pilote libre 30 comporte, intérieurement, un puits borgne 32 s'ouvrant dans l'alésage 20 et communiquant avec une ou plusieurs lumières 33 pratiquées radialement pour déboucher à la périphérie extérieure du piston-pilote libre 30. Les caractéristiques constructives du piston-pilote libre 30 et de la masselotte 12 sont telles que dans la position de butée illustrée par la fig. 3, dans laquelle le piston-pilote est en appui contre le fond de l'alésage 20, les lumières 33 débouchent dans le chambrage 26, alors que dans la position de butée opposée en appui contre la bague 31, les lumières 33 coïncident avec le chambrage 25.
  • L'appareil décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante.
  • A partir de la position illustrée à la fig. 1, le raccordement de l'appareil à un circuit de fourniture d'air comprimé permet l'admission du fluide sous pression dans les conduits 17 qui l'acheminent dans la chambre de transfert-réaction 15. En raison de la position de butée du piston-pilote 30 contre le fond de l'alésage 20, le chambrage 25 est fermé, de sorte que l'air comprimé est développé uniquement dans la chambre 15. La masselotte 12 est sollicitée en déplacement de retour dans le sens de la flèche f₁, tel que cela apparaît à la fig. 4. Cette course de retour se traduit par une réduction du volume de la chambre 14 qui est en relation, par l'alésage 20, le puits 32, les lumières 33 et le chambrage 26, avec les conduits d'échappement 28 autorisant l'évacuation de l'air ou du fluide contenu dans la chambre 14 vers le cylindre 7 et son échappement par les évents 8.
  • Cette course se poursuit jusqu'au moment où le recul de la masselotte 12 amène le perçage 22 dans la chambre 15, comme cela est illustré par la fig. 4. L'air comprimé contenu dans cette chambre 15 agit alors par le trou 21 sur le piston-pilote 30 qui est déplacé dans le sens de la flèche f₂ jusque dans sa position de butée arrière dans laquelle les lumières 33 coïncident alors avec le chambrage 25, tandis que le piston-pilote 30 ferme le chambrage 26. Dans cet état illustré par la fig. 5, un échappement à partir de la chambre 14 n'est plus possible, de sorte que l'air qui reste emmagasiné constitue un matelas progressivement mis en pression pour former amortisseur pneumatique évitant à la masselotte, en recul dans le sens de la flèche f₁, de venir percuter le raccord 10.
  • Dans cette position, l'air comprimé de la chambre 15 est aussi transféré, par le chambrage 25, le puits 32 et l'alésage 20, en direction de la chambre 14, en vue d'établir une montée en pression à mëme de générer l'inversion de la course de déplacement rectiligne de la masselotte, alors sollicitée dans le sens de la flèche f₃, comme illustré par la fig. 6. Cette course dans le sens de la flèche f₃ correspond à la course active et se déroule sans incidence immédiate sur la position du piston-pilote libre 30, étant donné qu'à partir de la position selon la fig. 5, le perçage 22 est également en relation avec la chambre de transfert 15, de sorte que des pressions équilibrées s'exercent de part et d'autre du piston-pilote 30.
  • Lorsque la course dans le sens de la flèche f₃ amène le perçage 22 dans le cylindre d'échappement 7, comme cela est illustré par la fig. 6, la pression prépondérante régnant dans la chambre 14, dans l'alésage 20 et à l'intérieur du puits 32, pousse le piston-pilote 30 dans le sens de la flèche f₄ jusque dans la position de butée illustrée par la fig. 6. Simultanément, les lumières 33 sont mises en communication avec le chambrage 26, alors que le chambrage 25 est fermé. Bien que la chambre 14 soit alors mise en relation avec les conduits 28 d'échappement, l'énergie communiquée à la masselotte continue de lui imprimer un déplacement dans le sens de la flèche f₃ pour l'amener à percuter la queue 4 de l'outil 5, alors que simultanément l'air comprimé est uniquement délivré dans la chambre de transfert 15. L'air comprimé agit alors comme un matelas amortisseur évitant à la tête 13 de la masselotte 12 de percuter le fond de la chambre 15 en fin de course de percussion sur l'outil, comme cela est illustré par la fig. 7.
  • La compression imposée au matelas d'air contenu dans la chambre 15 est responsable en fin de percussion de l'entraînement de la masselotte 12 dans le sens de la flèche f₁ pour exécuter un nouveau cycle de fonctionnement, comme décrit précédemment.
  • Ainsi que cela ressort de ce qui précède, le piston-pilote libre 30 et l'existence des deux chambrages permettent d'accroître la course utile de la masselotte à la mesure comprise axialement entre les plans transversaux passant par le perçage 22 et le chambrage 25 qui constitue le moyen d'intercommunication entre la chambre de transfert 15 et la chambre 14. Ainsi, par un tel moyen, il devient possible d'accroître la course utile de la masselotte 12 sans pour autant augmenter le diamètre du corps 1 ni, de façon notable et sensible, la longueur de ce dernier.
  • Le perçage 22 est avantageusement controlé par l'ajutage 24 en vue de laminer l'air d'échappement lors de la course du piston pilote 30 dans le sens de la flèche f₄ pour éviter un contact brutal entre ce piston et le fond de l'alésage 20. De cette manière, de mëme qu'avec la présence des matelas d'air amortisseurs en fin de course alternative de la masselotte 12, il devient possible de réaliser un appareil de puissance accrue ne générant pas de vibrations importantes imposées à l'opérateur.
  • Selon un développement de l'invention, l'appareil est pourvu d'un connecteur 3 d'accouplement et de désaccouplement rapides à mëme de préserver la queue 4 de l'outil 5 contre les chocs susceptibles d'être appliqués à vide, c'est-à-dire lorqu'un tel outil n'est pas en appui contre une surface de travail.
  • Le connecteur rapide 3 comprend une bague 40 coulissante, enfilée concentriquement sur l'embout 2 et sollicitée en position de verrouillage contre un jonc 41 par l'action d'un organe élastique de rappel 42. La bague 40 enveloppe des billes de butée 43, par exemple au nombre de trois, qui sont montées, comme cela apparaît aux fig. 8 et 9, dans des trous traversants 44 présentés par l'embout 2. Les trous traversants 44 sont associés à des cuvettes de dégagement 45 qui sont ménagées à partir de la surface périphérique extérieure de l'embout 2. La bague 40, poussée par le ressort 42, maintient les billes de butée 43 dans les trous 44.
  • La bague 40 présente, intérieurement et à proximité de son bord de coopération avec le jonc 41, une gorge annulaire 47 dite de dégagement dont la section transversale en creux est complémentaire de celle des cuvettes 45 pour définir ensemble une section utile de logement correspondant au diamètre des billes 43. Un vérou élastique 48 est porté par le corps 1 pour immobiliser la bague 40 en position axiale de butée contre le jonc 41.
  • Le connecteur 3 comprend un amortisseur de choc 49 interposé entre les billes d'arrêt 43 et la queue 5 de l'outil 4, à l'intérieur de l'embout 2. L'amortisseur de choc 49 comprend un tiroir 50 de forme tubulaire présentant, dans sa périphérie extérieure, des cannelures axiales 51 dans lesquelles sont engagées les billes 43 traversant les trous 44 et dont le diamètre est supérieur à l'épaisseur du tiroir 50 qui présente intérieurement une conformation polygonale régulière 52 (fig. 9) complémentaire à celle 53 de la queue 4 de l'outil 5. Le tiroir 50 possède en un même nombre que les billes 43 et en coïncidence d'écartement et d'équidistance angulaire, des trous traversants 54 dans lesquels sont logées des billes d'arrêt 55 faisant saillie de part et d'autre du tiroir 50. Les billes 55 sont engagées dans des rainures axiales 56 pratiquées dans la surface interne de l'embout et assurent ainsi l'immobilisation angulaire du tiroir 50 en coopération avec les billes 43. Les billes 55 sont amenées en appui contre les billes 43 par le déplacement du tiroir 50 sous l'action d'un organe élastique de rappel 57 interposé entre ce dernier et un bouchon annulaire 58 fermant l'embout 2 tout en libérant une section de passage à même d'être traversée par la conformation 53 et la queue 4 de l'outil 5.
  • Ainsi que cela est habituel, la queue 4 comporte, à partir de la conformation 53, un décolletage 59 dans lequel pénètrent les billes d'arrêt 55 dans la position illustrée par la fig. 1.
  • Ainsi que cela ressort de l'examen de la fig. 1 et de ce qui précède, dans la position illustrée, la conformation polygonale 53 est immobilisée angulairement à l'intérieur du tiroir 50, lui-même immobilisé angulairement à l'intérieur de l'embout 2. La queue 4 peut coulisser axialement sur la longueur du décolletage 59 définissant la plage de coulissement relatif par rapport aux billes d'arrêt 55. En outre, l'outil peut ainsi être maintenu par la coopération entre les conformations polygonales régulières 52 et 53 dans une orientation angulaire choisie par l'opérateur pour correspondre à la position adéquate de travail. Le connecteur 3 assure donc une liaison angulaire et axiale de l'outil 5.
  • Lors de chaque percussion, la masselotte 12 entre en contact avec l'extrémité de la queue 4, de sorte que la conformation polygonale 53 vient en appui sur les billes 55 qui retransmettent au tiroir 50 la poussée axiale reçue. Le tiroir 50 se déplace axialement contre l'action de l'organe élastique 57, ce qui permet d'amortir les vibrations de fonctionnement.
  • Lorsqu'il souhaite désaccoupler l'outil 5, l'opérateur agit sur le verrou 48 pour autoriser un coulissement de la bague 40 dans le sens de la flèche f₅ à partir de la position selon la fig. 10. La gorge 47 est progressivement amenée à l'aplomb des cuvettes de dégagement 45 pour délimiter avec ces dernières autant de logements que de billes de butée 43 qui peuvent ainsi être effacées à l'intérieur de tels logements. La poussée exercée par le ressort 57 sollicite le tiroir dans le sens de la flèche f₆ (fig. 11), de sorte que les billes d'arrêt 55 sont amenées à pénétrer dans les trous 44 laissés libres par l'effacement des billes 43. L'escamotage des billes d'arrêt 55 libère la section de passage interne du tiroir 50 et permet le coulissement axial de la conformation 53 de la queue 4 de l'outil 5. Cette position est illustrée par la fig. 11 qui permet de comprendre qu'un accouplement avec un autre outil s'effectue en agissant inversement et en ramenant ensuite volontairement la bague 40 dans le sens de la flèche f₇ pour forcer les billes 43 à réintégrer les trous traversants 44 en repoussant les billes 55 à l'intérieur des trous 54. Dans cette position, le nouvel outil 5 est immobilisé angulairement et axialement sur le corps 1 par l'intermédiaire du connecteur 3.

Claims (12)

1 - Appareil pneumatique à percussion, du type comprenant un corps (1) de forme générale tubulaire, qui est pourvu en bout d'un connecteur rapide (3) pour la queue (4) d'un outil de travail (5) et qui délimite, de part et d'autre d'une portée cylindrique (6) assurant le guidage et le coulissement d'une masselotte libre de percussion (12), un cylindre d'échappement (7) dans lequel la queue fait saillie et un cylindre de travail (9) divisé en deux chambres opposées à volume inversement variable (14, 15), respectivement dites d'action et de transfert-réaction, par un piston (13) formé par la masselotte qui s'étend axialement dans les deux cylindres, des moyens étant prévus à la fois dans le corps et dans la masselotte pour mettre alternativement l'une des chambres en relation avec un circuit (17) d'admission d'air comprimé et l'autre chambre en relation avec le cylindre d'échappement (7) et inversement,
caractérisé en ce que la masselotte (12) délimite intérieurement un alésage concentrique (20),
- communiquant directement avec la chambre d'action (14) et par un passage (21, 22) avec la chambre de transfert-réaction (15) ou avec le cylindre d'échappement (7),
- et contenant un piston-pilote libre (30) présentant, d'une part, un puits borgne (32) débouchant en permanence dans l'alésage (20) et la chambre d'action (14) et, d'autre part, au moins une lumière radiale (33) d'intercommunication entre le puits et l'un ou l'autre de deux chambrages (25, 26) internes à l'alésage, débouchant respectivement pour l'un dans au moins un conduit d'échappement (28) ménagé dans la masselotte pour s'ouvrir toujours dans le cylindre d'échappement (7) et pour l'autre dans la chambre de transfert-réaction.
2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage (21, 22) de la masselotte est contrôlé par un ajutage calibré (24).
3 - Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le passage est formé par un trou axial (21) pratiqué à partir du fond de l'alésage (20) et par un perçage radial (22) débouchant à la périphérie de la masselotte.
4 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le passage s'ouvre à la périphérie de la masselotte par un méplat (23).
5 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston-pilote (30) est monté libre de coulisser dans l'alésage (20) de la masselotte (12) entre deux positions extrêmes respectivement définies par le fond de l'alésage et par une bague de butée (31) montée dans ce dernier et dans lesquelles positions la lumière radiale (33) est placée en coïncidence soit avec l'un, soit avec l'autre des chambrages (25, 26).
6 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le connecteur rapide (30) est associé à un amortisseur de choc (49) interposé entre lui-même et la queue de l'outil.
7 - Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le connecteur rapide (3) comprend des butées (43) effaçables par le coulissement commandé d'une bague (40) à rappel élastique enfilée sur l'embout et en ce que l'amortisseur (49) comprend un tiroir annulaire (50) disposé intérieurement à l'embout et portant des butées escamotables (55) poussées contre les butées effaçables par un organe élastique (57) agissant sur le tiroir.
8 - Appareil selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'amortisseur (49) comprend un tiroir immobilisé angulairement dans l'embout et présentant intérieurement en section droite transversale une forme polygonale (52) complémentaire à la queue (53) de l'outil.
9 - Appareil selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'amortisseur comprend un tiroir immobilisé angulairement à l'intérieur de l'embout par les butées effaçables (43).
10 - Appareil selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les butées effaçables sont constituées par des billes disposées dans des trous traversants (44) ménagés dans l'embout en association avec des cuvettes de dégagement (45), lesdites billes étant maintenues par une bague extérieure coulissante (40) présentant une gorge périphérique (47) de dégagement à même d'être placée en alignement transversal avec les cuvettes pour définir des logements complémentaires aux billes effaçables et en ce que les butées escamotables (55) sont constituées par des billes logées dans des trous traversants (54) présentés par un tiroir annulaire (50) de plus faible épaisseur que les billes qui sont maintenues en saillie intérieurement au tiroir par appui contre les billes effaçables, sous l'action d'un organe élastique (57) agissant sur le tiroir.
11 - Appareil selon la revendication 8, 9 ou 10, caractérisé en ce que le tiroir (50) est immobilisé angulairement à l'intérieur de l'embout au moins par des cannelures axiales (51) qu'il forme extérieurement et dans lesquelles sont engagées les billes de butée (43) en position de non-effacement.
12 - Appareil selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que l'amortisseur comprend un tiroir (50) immobilisé angulairement par rapport à l'embout de l'appareil et définissant une conformation interne polygonale régulière complémentaire à celle de la queue de l'outil qui peut ainsi être maintenu dans une orientation angulaire adéquate à la position de travail choisie par l'opérateur.
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