FR3016308A1 - Appareil de percage manuel equipe d'un dispositif de controle d'avance - Google Patents

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Abstract

L'objet de l'invention est un appareil de perçage manuel équipé d'un dispositif de contrôle d'avance qui comprend une partie fixe (18) et une partie mobile (20) avec un mouvement de translation par rapport à la partie fixe (18) lors du perçage ainsi qu'un système de contrôle dudit mouvement de translation de la partie mobile (20) par rapport à la partie fixe (18), caractérisé en ce que la partie fixe (18) et la partie mobile (20) comprennent respectivement au moins un tube fixe (22) et au moins un tube mobile (26) coulissant l'un par rapport à l'autre, les tubes fixe (22) et mobile (26) étant coaxiaux à l'axe de rotation (A12) de l'outil (12) supporté par l'appareil.

Description

APPAREIL DE PERCAGE MANUEL EQUIPE D'UN DISPOSITIF DE CONTRÔLE D'AVANCE La présente invention se rapporte à un appareil de perçage manuel équipé d'un dispositif de contrôle d'avance. L'opération de perçage par usinage consiste à réaliser un trou en utilisant un outil tel qu'un foret avec un axe de rotation, ledit outil étant animé d'un mouvement de coupe qui correspond à une rotation de l'outil sur lui-même selon son axe de rotation combiné à un mouvement d'avance qui correspond à un mouvement de translation de l'outil selon son axe de rotation. L'opération de perçage peut être réalisée en utilisant une machine-outil ou un bras articulé d'un robot. Dans ces cas, les mouvements de coupe et d'avance sont imposés par des actionneurs tels que des moteurs par exemple et sont parfaitement maitrisés. Dans le domaine aéronautique, l'opération de perçage dans une pièce peut être réalisée à l'aide d'une perceuse portative. De manière connue, une perceuse portative comprend un corps destiné à être porté par un utilisateur avec une tête équipée d'un mandrin dans lequel est inséré un outil. Le corps comprend un moteur auquel est relié le mandrin et qui impose au mandrin un mouvement de coupe. Dans le cas d'une perceuse portative, seul le mouvement de coupe est imposé par la perceuse. Le mouvement d'avance est imposé par l'utilisateur qui tient la perceuse et applique un effort sur la perceuse en direction de la pièce à percer.
Or, pour certaines applications comme le perçage dans des matériaux composites, il est primordial de contrôler le mouvement d'avance afin d'éviter des phénomènes de délaminage ou d'écaillage si le mouvement d'avance est trop rapide ou des phénomènes de brûlure si le mouvement d'avance est trop lent. La maitrise du mouvement d'avance par l'utilisateur requiert une grande dextérité. Cette maitrise est d'autant plus difficile que l'utilisateur exerce un effort important. Pour mieux maitriser le mouvement d'avance, on connait un dispositif de contrôle d'avance qui se fixe sur la perceuse portative.
Il comprend un vérin avec un corps solidarisé à l'appareil de perçage manuel et un piston qui coulisse dans le corps et qui supporte une tige dont une extrémité est située à l'extérieur du corps. Le piston délimite avec le corps deux chambres, chacune d'elles étant remplie d'un fluide et communiquant vers l'extérieur via un réseau de fluide. Le dispositif de contrôle d'avance comprend également des moyens pour contrôler le remplissage et/ou le vidage des chambres afin de contrôler le mouvement de translation de la tige mobile entre une position sortie et une position rétractée. Selon ce dispositif de l'art antérieur, préalablement au perçage, la tige est en position sortie et son extrémité vient en appui contre la pièce à percer. Lors du perçage, l'effort exercé par l'utilisateur sur la perceuse en direction de la pièce provoque par réaction un effort de la pièce sur la tige du vérin qui se translate alors en position rétractée. Ce mouvement de translation engendre le remplissage d'une première chambre et le vidage d'une seconde chambre. Selon l'art antérieur, il est alors possible de contrôler l'avance de l'outil en freinant le mouvement de la tige, en contrôlant le remplissage et/ou le vidage d'au moins une des chambres. Ce dispositif de contrôle d'avance n'est pas pleinement satisfaisant en raison de son encombrement. Ainsi, la pièce à percer doit présenter une surface plane importante autour du trou à réaliser pour que la tige puisse venir en appui contre la pièce à percer, ce qui n'est pas toujours le cas. De plus, la présence d'une tige mobile selon une direction parallèle et écartée de l'axe du foret conduit à un encombrement important autour du foret ce qui peut s'avérer problématique pour le perçage d'un trou dans une zone peu accessible. Aussi, la présente demande vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention a pour objet un appareil de perçage manuel équipé d'un dispositif de contrôle d'avance de l'outil qui comprend une partie fixe et une partie mobile avec un mouvement de translation par rapport à la partie fixe lors du perçage ainsi qu'un système de contrôle du mouvement de translation de la partie mobile par rapport à la partie fixe, caractérisé en ce que la partie fixe et la partie mobile comprennent respectivement au moins un tube fixe et au moins un tube mobile coulissant l'un par rapport à l'autre, les tubes fixe et mobile étant coaxiaux à l'axe de rotation de l'outil. Cette configuration permet de réduire l'emprise de l'appareil de perçage sur la pièce à percer et de pouvoir utiliser le dispositif de contrôle d'avance même si la pièce à percer présente une faible surface plane autour du trou. Selon un autre avantage procuré par cette configuration, les efforts entre la pièce à percer, les parties fixe et mobile et l'appareil de perçage manuel sont alignés selon la direction de l'axe de rotation de l'outil. Avantageusement, le système de contrôle du mouvement de translation de la partie mobile par rapport à la partie fixe comprend : - un élément rotatif, - un convertisseur du mouvement de translation de la partie mobile par rapport à la partie fixe en un mouvement de rotation de l'élément rotatif, - un moyen pour contrôler le mouvement de rotation de l'élément rotatif.
Selon une première variante, le convertisseur du mouvement de translation de la partie mobile par rapport à la partie fixe en un mouvement de rotation de l'élément rotatif comprend une crémaillère reliée à la partie fixe et parallèle à l'axe de rotation et une roue dentée ou un pignon qui engrène avec la crémaillère et qui est solidaire d'un arbre pivotant dans un palier relié à la partie mobile.
De préférence, le moyen pour contrôler le mouvement de rotation de l'élément rotatif comprend : un moyen pour mesurer la vitesse de rotation de l'élément rotatif, un moyen de freinage de l'élément rotatif à réception d'un signal de commande, un asservissement avec des moyens de comparaison de la vitesse de rotation mesurée avec au moins une valeur de consigne et des moyens pour émettre un signal de commande si la vitesse de rotation mesurée est supérieure à la valeur de consigne. Selon une deuxième variante, le moyen pour contrôler le mouvement de rotation de l'élément rotatif comprend un mécanisme d'accouplement de l'élément rotatif avec le mandrin.
Selon un mode de réalisation, le mécanisme d'accouplement comprend une roue dentée avec au centre un cône de frottement en contact avec le mandrin. De préférence, le mécanisme d'accouplement comprend un réducteur. Dans ce cas, le réducteur comprend avantageusement des moyens pour ajuster le rapport entre les vitesses de rotation d'entrée et de sortie du réducteur.
Selon une autre caractéristique, le convertisseur du mouvement de translation de la partie mobile par rapport à la partie fixe en un mouvement de rotation de l'élément rotatif comprend une liaison hélicoïdale comprenant un tube avec un axe parallèle à l'axe de rotation et solidaire de la partie mobile avec une paroi qui présente au moins une gorge hélicoïdale, l'élément rotatif comprenant au moins un élément en saillie dont les formes coopèrent avec celles de la gorge hélicoïdale. De préférence, la liaison hélicoïdale comprend un mécanisme de débrayage.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de contrôle d'avance comprend au moins une butée pour limiter la course de la partie mobile par rapport à la partie fixe. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de contrôle d'avance comprend des moyens pour indiquer la position relative de la partie mobile par rapport à la partie fixe. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est un schéma d'un dispositif de contrôle d'avance qui illustre une première variante de l'invention, La figure 2 est une vue en perspective d'un dispositif de contrôle d'avance qui illustre un mode de réalisation selon la première variante de l'invention, La figure 3 est une vue en perspective d'une partie du dispositif illustré sur la figure 2, La figure 4 est un schéma d'un dispositif de contrôle d'avance qui illustre une deuxième variante de l'invention, La figure 5A est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un dispositif de contrôle d'avance selon la deuxième variante, à l'état embrayé, La figure 5B est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un dispositif de contrôle d'avance selon la deuxième variante, à l'état débrayé. Sur les figures 1 et 4, on a représenté en 10 une partie d'un appareil de perçage manuel supportant un outil 12.
Cet outil 12 comprend un axe de rotation Al2. Selon un mode de réalisation, l'outil 12 est un foret. Par perçage, on entend un usinage consistant à réaliser un trou borgne ou débouchant dans au moins une pièce. Pour usiner un perçage dans une pièce, l'outil 12 est animé d'un mouvement de coupe Mc qui correspond à un mouvement de rotation de l'outil 12 sur lui-même selon l'axe de rotation Al2 combiné à un mouvement d'avance Ma qui correspond à une translation de l'outil 12 selon un axe parallèle à l'axe de rotation Al2.
Le mouvement de coupe se caractérise essentiellement par une vitesse de coupe, notamment un nombre de tours par minute de l'outil 12 selon l'axe de rotation Al2. Le mouvement d'avance se caractérise par une vitesse d'avance, notamment un nombre de millimètres par minute de l'outil 12 effectuant une translation selon l'axe de rotation Al2.
Par appareil de perçage manuel, on entend un appareil qui impose à l'outil 12 un mouvement de coupe Mc, le mouvement d'avance Ma étant imposé par l'action d'un utilisateur. Selon un mode de réalisation, l'appareil de perçage manuel 10 est une perceuse portative. Il comprend un mandrin 14 permettant de fixer de manière démontable l'outil 12. Ledit mandrin 14 est mis en rotation selon l'axe de rotation Al2 lors du perçage par un moteur intégré dans l'appareil de perçage manuel. L'appareil de perçage manuel 10 n'est pas plus décrit car il est connu en soi de l'homme du métier. Sur les figures 1 et 4, on a représenté également un dispositif de contrôle d'avance 16 sous la forme d'un embout relié par une liaison, de préférence démontable, à l'appareil de perçage manuel. Ce dispositif de contrôle d'avance 16 comprend deux parties, une partie fixe 18 et une partie mobile 20 avec un mouvement de translation par rapport à la partie fixe 18, parallèle au mouvement d'avance Ma et dépendant de ce mouvement d'avance Ma.
Selon un mode de réalisation, lorsque le dispositif de contrôle d'avance est fixé sur l'appareil de perçage manuel, la partie fixe 18 comprend un tube fixe 22 coaxial à l'axe de rotation Al2 avec une première extrémité en contact avec l'appareil de perçage manuel 10 et une seconde extrémité débouchante. Avantageusement, une butée à bille 24 est intercalée entre ledit tube fixe 22 et le mandrin 14 de manière à permettre un mouvement de rotation selon l'axe de rotation Al2 entre le tube fixe 22 et le mandrin 14. Selon cet agencement, le tube fixe 22 est immobile en translation selon une direction parallèle à l'axe de rotation Al2 par rapport au mandrin 14. Selon un mode de réalisation, la partie mobile 20 comprend un tube mobile 26 relié au tube fixe 22 par une liaison glissière qui autorise un mouvement de translation entre les deux tubes 22 et 26 selon une direction parallèle à l'axe de rotation Al2, tout en maintenant une zone de recouvrement entre le tube fixe 22 et le tube mobile 26. Selon un agencement, le tube mobile 26 coulisse à l'extérieur du tube fixe 22.
Le tube mobile 26 comprend une première extrémité 27 qui se translate le long du tube fixe 22 et une seconde extrémité 29 comprenant une paroi terminale 28 percée d'un orifice 30 pour permettre le passage de l'outil 12. Dans ce cas, la seconde extrémité et plus précisément la paroi terminale 28, vient en appui contre la pièce à percer lors du perçage.
En variante, la seconde extrémité 29 du tube mobile 26 ne comprend pas de paroi terminale. Selon cette variante, la seconde extrémité 29 vient en appui contre la pièce à percer lors du perçage. La partie mobile 20 a une course délimitée par une position déployée correspondant à un écart maximum entre la seconde extrémité 29 du tube mobile 26 et le tube fixe 22 et une position rétractée correspondant à un écart minimum entre la seconde extrémité 29 du tube mobile 26 et le tube fixe 22. Dans la position déployée, l'outil 12 ne traverse pas l'orifice 30 et reste à l'intérieur des tubes 22 et 26. Dans la position rétractée, l'outil 12 traverse l'orifice 30 et pénètre ainsi dans la pièce à percer.
Le dispositif de contrôle d'avance 16 comprend un moyen de rappel 32 qui maintient la partie mobile 20 en position déployée. Lors du perçage, l'utilisateur exerce un effort sur l'appareil de perçage. Cet effort comprend une composante parallèle à la direction de l'axe de rotation Al2 et orientée vers la pièce à percer. L'extrémité de la partie mobile 20 est en contact avec la pièce à percer, et par réaction à l'effort exercé par l'utilisateur, la partie mobile 20 se translate vers la position rétractée à l'encontre du moyen de rappel 32. Par conséquent, le mouvement d'avance de l'outil et sa vitesse d'avance sont identiques respectivement au mouvement de translation de la partie mobile 20 par rapport à la partie fixe 18 et à la vitesse du mouvement de translation.
Le dispositif de contrôle d'avance 16 comprend un système de contrôle du mouvement de translation de la partie mobile 20 par rapport à la partie fixe 18 et par conséquent du mouvement d'avance de l'outil. Selon une première variante illustrée sur les figures 1 à 3, la partie fixe 18 comprend, le long d'une génératrice extérieure, une crémaillère 34 orientée selon une direction D34 parallèle à l'axe de rotation Al2. En complément, la partie mobile 20 comprend un arbre 38 configuré pour pivoter dans un palier 36. Cet arbre 38 comprend à une première extrémité une roue dentée ou un pignon 40, 40' qui engrène avec la crémaillère 34.
L'ensemble formé par la crémaillère 34 et la roue dentée ou le pignon 40, 40' permet de convertir un mouvement de translation en un mouvement de rotation. Selon un premier mode de réalisation illustré sur la figure 1, l'arbre 38 a un axe A38 parallèle à l'axe de rotation Al2. Selon cette configuration, l'axe A38 est ainsi parallèle à la direction D34 de la crémaillère. Dans ce premier mode de réalisation, la roue dentée 40 et la crémaillère 34 ont des dentures obliques. Selon ce premier mode de réalisation, le système de contrôle du mouvement de translation relatif entre les parties fixe 18 et mobile 20 comprend : un moyen pour mesurer la vitesse de rotation de la roue dentée 40 comme par exemple un capteur incrémental 42, un moyen 44 de freinage apte à freiner la roue dentée à réception d'un signal de commande, un asservissement 46 avec des moyens de comparaison de la vitesse de rotation mesurée avec au moins une valeur de consigne et des moyens pour émettre un signal de commande si la vitesse de rotation mesurée est supérieure à la valeur de consigne. La roue dentée 40 comprend deux faces, une face supérieure 48 et une face inférieure 50. Selon un agencement, le capteur incrémental 42 comprend au moins un émetteur d'un signal lumineux et au moins un récepteur en vis-à-vis de la face supérieure 48 qui comprend des marques radiales. Selon un mode de réalisation, le moyen 44 de freinage comprend un patin mobile entre une position de repos dans laquelle le patin est écarté de la face inférieure 50 et une position active dans laquelle le patin est en contact avec la face inférieure 50 et freine la rotation de la roue dentée 40. A réception d'un signal de commande, le patin est déplacé de la position de repos à la position active. Selon un deuxième mode de réalisation illustré sur les figures 2 et 3, l'arbre 38 a un axe A38 perpendiculaire à l'axe de rotation Al2. Selon cette configuration, l'axe A38 est perpendiculaire à la direction D34 de la crémaillère. Dans ce cas, le pignon 40' et la crémaillère 34 ont avantageusement des dentures droites.
L'arbre 38 comprend à une seconde extrémité une roue dentée 52. Selon ce deuxième mode de réalisation, le système de contrôle du mouvement de translation relatif entre les parties fixe 18 et mobile 20 comprend : un moyen pour mesurer la vitesse de rotation de la roue dentée 52 comme par exemple un capteur incrémental 42', un moyen 44' de freinage configuré pour freiner la rotation de la roue dentée 52 à réception d'un signal de commande, un asservissement 46' avec des moyens de comparaison de la vitesse de rotation mesurée avec au moins une valeur de consigne et des moyens pour émettre un signal de commande si la vitesse de rotation mesurée est supérieure à la valeur de consigne. Selon ce deuxième mode de réalisation, le capteur incrémental 42' comprend un premier arbre de renvoi 54 avec à une première extrémité un pignon 56 qui engrène avec la roue dentée 52. Le premier arbre de renvoi 54 a un axe de rotation parallèle à l'axe A38 et comprend plusieurs marques disposées selon plusieurs génératrices du premier arbre de renvoi 54 et réparties sur sa périphérie. Le capteur incrémental 42' comprend, en plus du premier arbre de renvoi 54, au moins un émetteur 42'a et au moins un récepteur 42'b en vis-à-vis des marques du premier arbre de renvoi 54. Le moyen 44' de freinage comprend un étrier 58 et un disque 60 synchronisé avec la roue dentée 52 par l'intermédiaire d'un second arbre de renvoi 62 ayant un axe de rotation parallèle à l'axe A38. L'étrier 58 est mobile entre une position active dans laquelle l'étrier 58 serre le disque 60 et une position de repos dans laquelle l'étrier ne serre pas le disque 60. A réception d'un signal de commande, l'étrier 58 est déplacé de la position de repos à la position active. Selon un mode de réalisation, cet arbre de renvoi 62 comprend une portion qui engrène avec le disque 60 et à une première extrémité un pignon ou une roue dentée 64 qui engrène avec la roue dentée 52. Selon les deux modes de réalisation de cette variante, l'asservissement 46, 46' comprend un microprocesseur qui intègre les fonctions des moyens de comparaison et des moyens pour émettre un signal de commande. De préférence, l'asservissement 46, 46' est intégré dans le capteur incrémental 42, 42'.
Avantageusement, la valeur de consigne est modifiable et peut être programmée.
Bien entendu, l'invention n'est limitée ni aux moyens de freinage, ni aux moyens de mesure précédemment décrits. Le principe de fonctionnement de la première variante est le suivant : Préalablement au perçage, l'utilisateur programme la valeur de consigne.
Lors du perçage, la partie mobile 20 se translate selon une direction parallèle à l'axe de rotation Al2, de la position déployée vers la position rétractée, et génère un mouvement de translation de la crémaillère 34 avec une vitesse qui est identique à la vitesse d'avance de l'outil 12. Ce mouvement de translation de la crémaillère 34 provoque la rotation de la roue dentée 40 ou 52 à une vitesse de rotation fonction de la vitesse d'avance de l'outil 12.
Le capteur incrémental 42 ou 42' mesure la vitesse de rotation de la roue dentée 40 ou 52 et transmet à l'asservissement 46 ou 46' un signal fonction de la vitesse de rotation mesurée de la roue dentée 40 ou 52 et donc représentative de la vitesse d'avance de l'outil 12. Si la vitesse de rotation mesurée est supérieure à la valeur de consigne programmée, l'asservissement 46 ou 46' transmet un signal de commande au moyen 44 ou 44' de freinage qui freine la rotation de la roue dentée 40 ou 52 et donc freine le mouvement de translation de la partie mobile 20 par rapport à la partie fixe 18. Dès que la vitesse de rotation mesurée est inférieure à la valeur de consigne programmée, l'asservissement 46 ou 46' ne transmet pas de signal de commande au moyen 44 ou 44' de freinage qui ne freine pas la rotation de la roue dentée 40 ou 52.
Selon cette première variante, le système de contrôle permet de réguler la vitesse d'avance de l'outil 12 en freinant le mouvement de translation de la partie mobile 20 par rapport à la partie fixe 18 si la vitesse de rotation de la roue dentée 40 ou 52 est supérieure à une valeur de consigne. Avantageusement, le système de contrôle du mouvement de translation de la partie mobile 20 par rapport à la partie fixe 18 permet de réguler la vitesse d'avance de l'outil 12 en fonction de la position de l'outil 12 selon la direction de l'axe de rotation Al2. Ainsi, lors du perçage, l'outil 12 peut avoir une première vitesse d'avance sur une certaine plage de son mouvement selon la direction de l'axe de rotation Al2 et une deuxième vitesse d'avance sur une autre plage. Dans ce cas, le système de contrôle comprend des moyens pour déterminer la position relative de la partie mobile 20 par rapport à la partie fixe 18 selon la direction de l'axe de rotation Al2. Par exemple, le capteur incrémental 42, 42' permet de déterminer la position de la partie mobile 20 par rapport à la partie fixe 18.
En complément, l'asservissement 46, 46' comprend plusieurs valeurs de consigne en fonction de la position de la partie mobile 20 par rapport à la partie fixe 18 et compare la vitesse de rotation de la roue dentée 40 ou 52 avec la valeur de consigne adéquate. Selon une deuxième variante illustrée sur les figures 4, 5A et 5B, le système de contrôle du mouvement de translation relatif entre les parties fixe 18 et mobile 20 comprend : un arbre de transmission 66 configuré pour pivoter sur lui-même selon un axe de rotation A66 à une vitesse de rotation fonction de la vitesse de coupe de l'outil 12, un mécanisme d'accouplement 68 de l'arbre de transmission 66 avec le mandrin 14, une liaison hélicoïdale 70 entre une première extrémité 72 de l'arbre de transmission 66 et la partie mobile 20. Selon un mode de réalisation, la liaison hélicoïdale 70 comprend un tube 74 avec un axe parallèle avec l'axe de rotation Al2 et solidaire de la partie mobile 20 avec une paroi intérieure qui présente au moins une gorge hélicoïdale 76. La première extrémité 72 de l'arbre de transmission 66 comprend au moins un élément en saillie 78, 78' dont les formes coopèrent avec celles de la gorge hélicoïdale 76. La liaison hélicoïdale 70 permet de convertir un mouvement de rotation avec une vitesse de rotation de l'arbre de transmission 66 en un mouvement de translation de la partie mobile 20 avec une vitesse linéaire fonction de la vitesse de rotation et du pas de la gorge hélicoïdale 76.
Le mécanisme d'accouplement 68 comprend une roue dentée 80 comportant au centre un cône de frottement 82 en contact avec le mandrin 14. Ce cône de frottement 82 assure la transmission du mouvement de rotation du mandrin 14 à la roue dentée 80, la vitesse de rotation de la roue dentée 80 est ainsi identique à la vitesse de rotation du mandrin 14. Le mécanisme d'accouplement 68 comprend également un réducteur 86 intercalé entre la roue dentée 80 et l'arbre de transmission 66. Ce réducteur 86 permet de réduire la vitesse de rotation entre la roue dentée 80 et l'arbre de transmission 66. Le réducteur 86 comprend au moins un rapport R entre une vitesse de rotation d'entrée du réducteur 86 et une vitesse de rotation de sortie du réducteur 86. Ainsi, la vitesse de rotation de l'arbre de transmission 66 est égale à la vitesse de rotation de la roue dentée 80 divisée par le rapport R.
Selon un mode de réalisation, le réducteur 86 comprend un arbre d'entrée 88 qui engrène avec la roue dentée 80 et un arbre de sortie qui correspond à l'arbre de transmission 66 ainsi qu'au moins un train épicycloïdal 90 intercalé entre les arbres d'entrée et de sortie.
Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 4, le réducteur 86 comprend trois trains épicycloïdaux 90, 90', 90" en série. Avantageusement, le réducteur 86 comprend des moyens pour ajuster le rapport R entre la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée 88 du réducteur 86 et la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 66 du réducteur 86. De préférence, le réducteur 86 comprend plusieurs rapports et des moyens de sélection d'un rapport parmi les rapports disponibles. A cet effet, le réducteur 86 comprend plusieurs trains épicycloïdaux 90, 90', 90", un premier train épicycloïdal 90 avec un rapport R, un deuxième train épicycloïdal 90' avec un rapport R' et un troisième train épicycloïdal 90" avec un rapport R". Le premier train épicycloïdal 90 comprend un arbre d'entrée qui correspond à l'arbre d'entrée 88 du réducteur et un arbre de sortie 92 qui correspond à l'arbre d'entrée du deuxième train épicycloïdal 90'. Le troisième train épicycloïdal 90" comprend un arbre d'entrée 94 qui correspond à l'arbre de sortie du deuxième train épicycloïdal 90' et un arbre de sortie qui correspond à l'arbre de sortie du réducteur, soit l'arbre de transmission 66.
En plus des trains épicycloïdaux 90, 90', 90", le réducteur 86 comprend au moins un système de débrayage 96, 96'. Selon un mode de réalisation, le réducteur 86 comprend un premier système de débrayage 96 pour le deuxième train épicycloïdal 90' et un deuxième système de débrayage 96' pour le troisième train épicycloïdal 90". Chaque système de débrayage 96, 96' occupe un premier état débrayé dans lequel il ne modifie pas le rapport du train épicycloïdal associé et un deuxième état embrayé dans lequel il modifie le rapport du train épicycloïdal associé. Chaque système de débrayage 96, 96' comprend un actionneur 98, 98' manipulable par un utilisateur permettant de commuter le système de débrayage 96, 96' à l'état débrayé ou à l'état embrayé.
Selon un mode de réalisation, lorsque le système de débrayage 96 est à l'état débrayé, le deuxième train épicycloïdal a un rapport R' et lorsque le système de débrayage 96 est à l'état embrayé, le deuxième train épicycloïdal 90' a un rapport égal à 1. En parallèle, lorsque le système de débrayage 96' est à l'état débrayé, le troisième train épicycloïdal 90" a un rapport R" et lorsque le système de débrayage 96' est à l'état embrayé, le troisième train épicycloïdal 90" a un rapport égal à 1. Ainsi, lorsque les deux systèmes de débrayage 96, 96' sont à l'état débrayé, le réducteur 86 a un rapport total égal à RxR'xR". Lorsque les deux systèmes de débrayage 96, 96' sont à l'état embrayé, le réducteur 86 a un rapport total égal à R. Lorsque le premier système de débrayage 96 est à l'état embrayé, le réducteur 86 a un rapport total égal à RxR". Lorsque le deuxième système de débrayage 96' est à l'état embrayé, le réducteur a un rapport total égal à RxR'.
Le réducteur 86 ainsi que les moyens pour ajuster son rapport ne sont pas limités aux modes de réalisation précédemment décrits. Avantageusement, comme illustré sur les figures 5A et 5B, la liaison hélicoïdale 70 comprend un mécanisme de débrayage 100 occupant un état embrayé dans lequel le mouvement de rotation de l'arbre de transmission 66 est converti en un mouvement de translation de la partie mobile 20 ou un état débrayé dans lequel le mouvement de rotation de l'arbre de transmission 66 est libre et n'engendre pas un mouvement de translation de la partie mobile 20. A cet effet, la première extrémité 72 de l'arbre de transmission 66 comprend deux éléments en saillie, sous forme chacun d'une bille 78, 78', mobile entre une position en saillie à l'état embrayé dans laquelle les billes coopèrent avec la gorge hélicoïdale 76 et une position rétractée à l'état débrayé dans laquelle les billes sont écartées et ne coopèrent pas avec la gorge hélicoïdale 76. Selon un mode de réalisation, la première extrémité 72 de l'arbre de transmission 66 se présente sous la forme d'un tube 102 avec une paroi latérale comprenant deux conduits radiaux 104 et une paroi terminale 106 comprenant un orifice 108. Chaque conduit radial 104 loge une bille 78, 78' et a un diamètre légèrement supérieur à celui des billes 78, 78'. En complément, le mécanisme de débrayage 100 comprend un piston 110 avec un corps 112 qui coulisse à l'intérieur du tube 102 et une tête 114 disposée à l'extérieur du tube 102 et reliée au corps 112 par un cylindre de raccordement 116. Le corps 112, la tête 114 et le cylindre de raccordement 116 sont cinématiquement liés. Le piston 110 coulisse par rapport au tube 102 entre une première position à l'état embrayé dans laquelle le corps 112 est disposé au droit des conduits radiaux 104 et une deuxième position à l'état débrayé dans laquelle le cylindre de raccordement 116 est disposé au droit des conduits radiaux 104.
Un moyen de rappel 118, comme un ressort de compression par exemple, est disposé à l'intérieur du tube 102 et pousse le corps 112 contre la paroi terminale 106 de manière à ce que le piston soit à l'état embrayé. Sur le plan dimensionnel, la tête 114 et le corps 112 ont un diamètre supérieur à celui de l'orifice 108 du tube 102 et le cylindre de raccordement 116 a un diamètre inférieur à celui de l'orifice 108 du tube 102. Le piston 110 a un diamètre extérieur égal au jeu de coulissement près au diamètre intérieur du tube 102. Le cylindre de raccordement 116 a un diamètre extérieur égal au diamètre extérieur du tube 102 moins deux fois le diamètre d'une bille 78, 78'.
Les conduits radiaux 104 sont disposés à proximité de la paroi terminale 106. En parallèle, la longueur du cylindre de raccordement 116 est adaptée pour que lorsque la tête 114 est en contact avec la paroi terminale 106, les conduits radiaux 104 débouchent en vis-à-vis du cylindre de raccordement 116. Le mécanisme de débrayage 100 comprend également une butée 120 de fin de course. Cette butée 120 est disposée à l'intérieur du tube 74 de la liaison épicycloïdale 70. Cette butée 120 comprend une surface de contact contre laquelle vient en appui une surface de contact de la tête 114 en fin de course du piston 110. De préférence, la surface de contact de la butée 120 comprend un tampon en un matériau élastique pour amortir le contact. En variante ou en complément, la surface de contact de la tête 114 comprend un tampon en un matériau élastique pour amortir le contact. En fonctionnement, préalablement au perçage, comme illustré sur la figure 5A, la tête 114 du mécanisme de débrayage est distante de la butée 120 et le corps 112 maintient les billes 78, 78' en position en saillie. Lors du perçage, la distance entre la tête 114 et la butée 120 se réduit. En fin de course, comme illustré sur la figure 5B,la butée 120 vient en contact avec tête 114 et provoque la translation du piston 110 le long de l'arbre de transmission 66 à l'encontre des moyens de rappel 118 jusqu'à ce que le cylindre de raccordement 116 autorise le déplacement des billes 78, 78' vers l'intérieur de l'arbre de transmission 66, en position rétractée, de manière à provoquer le passage à l'état débrayé. Avantageusement, la position de la butée 120 selon l'axe A66 est réglable de manière à pouvoir régler la course C66 de l'arbre de transmission 66. Sur le plan structurel, la partie fixe 18 comprend deux tubes parallèles et solidaires l'un de l'autre, un premier tube fixe 22 dans lequel est positionné l'outil 12 et un deuxième tube fixe 22' dans lequel sont positionnés le réducteur 86 et l'arbre de transmission 66. De façon analogue, la partie mobile 20 comprend deux tubes parallèles et solidaires l'un de l'autre, un premier tube mobile 26 dans lequel est positionné l'outil 12 et un deuxième tube mobile 26' dans lequel est positionnée la liaison hélicoïdale 70. Selon cet agencement, le premier tube mobile 26 coulisse à l'extérieur du premier tube fixe 22 et le deuxième tube mobile 26' coulisse à l'extérieur du deuxième tube fixe 22'. Bien qu'imposants sur les figures, les deuxièmes tubes fixe 22' et mobile 26' peuvent être réduits afin de diminuer l'encombrement. Le principe de fonctionnement de la deuxième variante est le suivant : Préalablement au perçage, l'utilisateur sélectionne le rapport du réducteur 86. Lors du perçage, la rotation du mandrin 14 provoque la rotation de la roue dentée 80 et de l'arbre d'entrée 88 du réducteur. Ainsi, la rotation du mandrin 14 entraine la rotation de l'arbre de transmission 66 à une vitesse proportionnelle à la vitesse de coupe de l'outil 12 en fonction du rapport sélectionné.
La rotation de l'arbre de transmission 66 est convertie par la liaison hélicoïdale 70 en un mouvement de translation de la partie mobile 20 à une vitesse linéaire donnée qui est fonction de la vitesse de rotation de l'arbre de transmission 66 et donc de la vitesse de coupe. L'écart entre la partie mobile 20 et le mandrin 14 diminuant, l'outil 12 se déplace relativement par rapport à ladite partie mobile 20 et pénètre dans la matière à la même vitesse que la vitesse linéaire de la partie mobile 20 par rapport à la partie fixe 18. Ainsi, selon cette variante, la vitesse d'avance de l'outil 12 est couplée et proportionnelle à sa vitesse de coupe. Avantageusement, quelle que soit la variante, le dispositif de contrôle d'avance 16 comprend au moins une butée 122 pour limiter la course C20 de la partie mobile 20 par rapport à la partie fixe 18. Selon un mode de réalisation, la butée 122 est fixée à l'extérieur de la partie fixe 18 et interfère avec le mouvement de la partie mobile 20. De préférence, la butée 122 est réglable et autorise un réglage de la course C20. Selon un mode de réalisation, la butée 122 comprend un corps 124 fixé à la partie fixe 18 et une tête 126 dont la position par rapport au corps 124 est réglable de manière à ajuster la course C20.
Avantageusement, quelle que soit la variante de réalisation, le dispositif de contrôle d'avance 16 comprend des moyens pour indiquer la position relative de la partie mobile 20 par rapport à la partie fixe 18. Cet agencement permet d'indiquer à l'utilisateur la longueur de pénétration de l'outil dans la matière. Selon un mode de réalisation, ces moyens peuvent prendre la forme d'un marquage 128 sur la surface extérieure de la partie fixe 18. Selon un autre mode de réalisation, ces moyens peuvent prendre la forme d'un afficheur électronique couplé à un appareil de mesure tel qu'un télémètre. Quelle que soit la variante, le mouvement d'avance et la vitesse d'avance de l'outil 12 sont égaux respectivement au mouvement de translation et à la vitesse linéaire de la partie mobile 20 par rapport à la partie fixe 18, ladite partie mobile ayant une extrémité en contact avec une pièce à usiner lors du perçage. En complément, le système de contrôle du mouvement de translation relatif entre les parties fixe 18 et mobile 20 comprend : un élément rotatif (soit la roue dentée 40 ou 52 pour la première variante, soit l'arbre de transmission 66 pour la deuxième variante), un convertisseur de mouvement de translation relatif entre les parties fixe 18 et mobile 20 en un mouvement de rotation de l'élément rotatif (soit l'ensemble formé par la crémaillère 34 et la roue dentée ou le pignon 40, 40' pour la première variante, soit la liaison hélicoïdale 70 pour la deuxième variante), un moyen pour contrôler le mouvement de rotation de l'élément rotatif.
Selon la première variante, le moyen pour contrôler le mouvement de rotation de l'élément rotatif régule ladite vitesse de rotation par rapport à au moins une valeur de consigne. Selon la deuxième variante, le moyen pour contrôler le mouvement de rotation de l'élément rotatif accouple l'élément rotatif au mandrin. Ainsi, la vitesse de rotation de l'élément rotatif est proportionnelle à la vitesse de coupe.
En pratique, il est plus simple de contrôler un mouvement de rotation d'un élément rotatif qu'un mouvement de translation. Selon un autre avantage, l'invention assure une plus grande précision du contrôle du mouvement d'avance dans la mesure où le contrôle d'avance ne découle pas du contrôle de l'écoulement d'un fluide hydraulique, comme pour l'art antérieur.
Le fait que les parties fixe 18 et mobile 20 soient des tubes fixe 22 et mobile 26 coaxiaux à l'axe longitudinal Al2 (donc à l'outil 12) permet de réduire l'emprise sur la pièce à percer et de pouvoir utiliser le dispositif de contrôle d'avance même si la pièce à percer présente une faible surface plane autour du trou. Enfin, les parties fixe 18 et mobile 20 étant alignées selon l'axe de rotation, les efforts entre la pièce à percer, les parties 18 et 20 et l'appareil de perçage manuel sont alignés selon l'axe de rotation si bien que les risques d'apparition de moments susceptibles de perturber le fonctionnement du dispositif sont faibles.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Appareil de perçage manuel comprenant un mandrin (14) supportant un outil (12) avec un axe de rotation (Al2) et un dispositif de contrôle d'avance dudit outil qui comprend : une partie fixe (18) et une partie mobile (20), ladite partie mobile (20) ayant une extrémité en contact avec une pièce à percer lors d'un perçage et ladite partie mobile (20) ayant un mouvement de translation par rapport à la partie fixe (18) lors du perçage, un système de contrôle du mouvement de translation de la partie mobile (20) par rapport à la partie fixe (18), caractérisé en ce que la partie fixe (18) et la partie mobile (20) comprennent respectivement au moins un tube fixe (22) et au moins un tube mobile (26) coulissant l'un par rapport à l'autre, les tubes fixe (22) et mobile (26) étant coaxiaux à l'axe de rotation (Al2) de l'outil (12).
  2. 2. Appareil de perçage manuel selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de contrôle du mouvement de translation de la partie mobile (20) par rapport à la partie fixe (18) comprend : un élément rotatif (40, 52, 66), un convertisseur du mouvement de translation de la partie mobile (20) par rapport à la partie fixe (18) en un mouvement de rotation de l'élément rotatif, un moyen pour contrôler le mouvement de rotation de l'élément rotatif (40, 52, 66).
  3. 3. Appareil de perçage manuel selon la revendication 2, caractérisé en ce que le convertisseur du mouvement de translation de la partie mobile (20) par rapport à la partie fixe (18) en un mouvement de rotation de l'élément rotatif comprend une crémaillère (34) reliée à la partie fixe (18) et parallèle à l'axe de rotation (Al2) et une roue dentée ou un pignon (40, 40') qui engrène avec la crémaillère (34) et qui est solidaire d'un arbre (38) pivotant dans un palier (36) relié à la partie mobile (20).
  4. 4. Appareil de perçage manuel selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen pour contrôler le mouvement de rotation de l'élément rotatif comprend : un moyen pour mesurer la vitesse de rotation de l'élément rotatif (40, 52),un moyen (44, 44') de freinage de l'élément rotatif (40, 52) à réception d'un signal de commande, un asservissement (46, 46') avec des moyens de comparaison de la vitesse de rotation mesurée avec au moins une valeur de consigne et des moyens pour émettre un signal de commande si la vitesse de rotation mesurée est supérieure à la valeur de consigne.
  5. 5. Appareil de perçage manuel selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'élément rotatif est une roue dentée (40).
  6. 6. Appareil de perçage manuel selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le moyen pour mesurer la vitesse de rotation de l'élément rotatif (40, 52) est un capteur incrémental.
  7. 7. Appareil de perçage manuel selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen pour contrôler le mouvement de rotation de l'élément rotatif comprend un mécanisme d'accouplement (68) de l'élément rotatif (66) avec le mandrin (14).
  8. 8. Appareil de perçage manuel selon la revendication 7, caractérisé en ce que le mécanisme d'accouplement (68) comprend une roue dentée (80) avec au centre un cône de frottement (82) en contact avec le mandrin (14).
  9. 9. Appareil de perçage manuel selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le mécanisme d'accouplement (68) comprend un réducteur (86).
  10. 10. Appareil de perçage manuel selon la revendication 9, caractérisé en ce que le réducteur (86) comprend des moyens pour ajuster le rapport entre les vitesses de rotation d'entrée et de sortie du réducteur (86).
  11. 11. Appareil de perçage manuel selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le convertisseur du mouvement de translation de la partie mobile (20) par rapport à la partie fixe (18) en un mouvement de rotation de l'élément rotatif comprend une liaison hélicoïdale (70) comprenant un tube (74) avec un axe parallèle à l'axe de rotation (Al2) et solidaire de la partie mobile (20) avec une paroi qui présente au moins une gorge hélicoïdale (76), l'élément rotatif (66) comprenant au moins un élément en saillie dont les formes coopèrent avec celles de la gorge hélicoïdale (76).
  12. 12. Appareil de perçage manuel selon la revendication 11, caractérisé en ce que la liaison hélicoïdale comprend un mécanisme de débrayage (100).
  13. 13. Appareil de perçage manuel selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle d'avance comprend au moins une butée (122) pour limiter la course (C20) de la partie mobile (20) par rapport à la partie fixe (18).
  14. 14. Appareil de perçage manuel selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle d'avance comprend des moyens pour indiquer la position relative de la partie mobile (20) par rapport à la partie fixe (18).
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