Brevet FR2278438A1 — publié le 19760213

La présente invention se refère à un dispositif protège-tarauds, dispositif protégeant les tarauds de la casse ou, qui permet ltemploi des outils de taraudage sur des appareils tels que des perceuses et aléseuses avec déblocage de appareil quand on dépasse un couple résistant maximum rencontré sur la pièce. Dans les opérations de filetage de trous avec des outils de taraudage, il arrive souvent que ltappareil, par exempie, à cause dtun diamètre insuffisant de percement, ou pour une résistance particulière du métal, ou encore dans le filetage de trous borgnes, rencontre une résistance excessive dans la pièce, au-point de casser outil de taraudage. Une telle rupture de ces outils de taraudage est particulièrement indésirable, étant donné leur prix élevé. Pour remédier à lginconvénient de la rupture des tarauds on a proposé divers dispositifs protège-tarauds comprenant un accouplement dynamométrique à couple maximum, qui interrompt la transmission du couple du mandrin à ltoutil lorsquton atteint et que lton dépasse un couple résistant maximum rencontré par le taraud. De tels dispositifs sont incorporés dans le mandrin et permettent de prédéterminer un couple maximum donné, en fonction du diamètre du taraud. Toutefois, ces dispositifs protège-tarauds que lton a utilisé Jusqutalors présentent en général divers inconvénients, en particulier leur construction compliquée et délicate, et par conséquent leur cout élevé ; la gamme limitée de variation du couple maximum sélectionné ; ltinsuffisance en général à couvrir la gamme de variation des diamètres des tarauds d'un emploi courant ;; ltincompatibilité des systèmes dtaccouplement et ltestraction rapide des outils sur le mandrin, qui sont actuel lement employés sur la majorité des perceuses et aléseuses et enfin ltallongement considérable de la dimension longitudinale du mandrin, qui augmente ltencombrement de ce mandrin, et limite les dimensions des pièces qui peuvent être travaillées avec un appareil donné.En outre, avec les dispositifs protège-tarauds déjà connus, il arrivait souvent à ltopérateur, par oubli ou négligence, dtomettre dtexécuter le réglage du couple maximum, ou bien dtéxécuter un réglage erroné, ou bien encore d'exagérer délibérement dans la valeur de couple maximum choisi pour réduire le nombre dtarrêts dans le travail, ou pour rendre possible ltemploi d'un mandrin usé et ayant besoin dtêtre aiguisé. Dans tous ces cas on arrivait à la rupture du taraud malgré la présence du dispositif protège-tarauds. Le brevet britannique n0 745.370 au nom de DODD remédie à certains de ces inconvénients en tant qutil évite la nécessité de régler le couple maximum sur le dispositif protège-tarauds au moment de commencer ltopération de filetage en munissant chaque appareil de taraudage dtun tambour branché à un mandrin protège-tarauds. Ltengagement entre le mandrin et le tambour se fait grâce à ltinsertion de clavettes portées par le mandrin dans des cannelures pratiquées sur le périmètre du tambour, les clavettes étant poussées radialement vers ltaxe du mandrin par des tampons de caoutchouc. On réalise ainsi un accouplement à frictions dans lequel le dépassement d'un couple maximum provoque ltéloigne- ment des clavettes en direction radiale à rencontre de la force élastique des tampons de caoutchouc grâce à ltopposition des plans inclinés constitués par les parois latérales de la cannelure et des bords émoussés de la clavette. Le couple maximum est déterminé par la profondeur des cannelures du tambour. Chaque appareil est donc muni dtun tambour avec cannelures à profondeur choisie en relation du diamètre de ltappareil. Le dispositif protège-tarauds du brevet britanni que n 745.370 présente encore plusieurs des inconvénients pour v .. les dispositifs protège-tarauds décrits plus haut, ctest-à-dire le cout est très élevé et la construction délicate, pour la présence de coussinets de caoutchouc ; ltencombrement longi tudinal du dispositif protège-tarauds du mandrin est excessif et enfin la gamme des valeurs de couple maximum obtenues sur un mandrin donné est encore trop limitée. La présente invention se propose de remédier aux susdits inconvénients de la technique ci-haut mentionnée, en réalisant un dispositif protège-tarauds dtun encombrement axial sur le mandrin très réduit, d'une grande robustesse et d'un coût réduit, qui consent ltemploi simultané de moyens dtaccouplement et d'extraction rapide de appareil sur le mandrin. En outre, lsinvention a pour but de réaliser un dispositif protège-tarauds pouvant être construit avec une très grande gamme de valeurs de couple maximum sur un mandrin déterminé, pouvant couvrir la gamme entière des diamètres des appareils même au-delà des diamètres dtemploi les plus courants, tout en consentant une excessive précision et finesse de détermination de couple maximum. Ces buts et avantages parmi d'autres qui ressortiront dans la description ci-après, seront atteints par ltin- vention avec un dispositif protège-tarauds pour fixer des outils de taraudage sur des perceuses, aléseuses et autres, avec désacouplement de appareil lors du dépassement dstun couple résistant maximum pré-établi, qui comprend un mandrin apte à recevoir un tambour portant en permanence un outil de tarau dage et présentant une gorge périphérique, le mandrin présentant à ltintérieur des coussinets de blocage faisant engager la gorge du tambour qui peut se dégager à loisir, caractérisé par le fait que le tambour possède en outre un appendice coaxial à la partie cylindrique de ltextrémité opposée de ltap- pareil, ltappendice présentant des crêtes et cannelures longitudinales alternées distribuées sur sa circonférence, et du fait que ltintérieur cylindrique du mandrin se prolonge suivant une cavité coaxiale postérieure pour recevoir ltappendice du tambour, la paroi de la cavité étant traversée par des trous radiaux où se logent des coussinets de blocage qui engagent les cannelures dans ltappendice au moyen de ressorts respectifs stenga- geant dans les trous radiaux. On décrira ci-aprè.s quelques réalisations préférées de llinvention, données à titre d'exemple non restrictif, en se référant aux dessins joints dans lesquels - la figure 1 est une vue en section axiale dtun mandrin porte-outils avec tambour porte-outils et à extraction rapide, ayant un dispositif protège-tarauds suivant ltinvention - la figure 2 est une vue en section transversale pratiquée le long de la ligne Il-Il de la figure 1 ; ; - les figures 3 et 4 sont des vues de tète de tambours comme illustrées dans les figures 1 et 2 prédisposées pour des diverses valeurs de couple maximum - la figure 5 est une vue en section axiale d'une deuxième réalisation dtun mandrin avec dispositif protège-tarauds suivant ltinvention. En se référant aux figures 1 et 2, une première réalisation du mandrin avec dispositif protège-tarauds suivant ltin- vention comprend une queue 10, portant une partie cylindri que 12 avec cavité 14 pour recevoir un tambour avec outil 40 décrit plus en détail par la suite. La partie cylindrique 12 du mandrin comprend un dispositif d'accouplement et dtextrac- tion rapide de outil constitué dtune façon connue, par deux sphères 16 placées dans des trous dans la partie cylindrique 12 pour faire saillie entre la cavité 14, poussées par un manchon 18 monté extérieurement sur le mandrin.Le manchon 18 peut etre déplacé vers le haut dans la figure 1 par Inaction d'un ressort hélicoidal 20 pour permettre le recul des sphères 16 - dans une cavité périphérique 22 présentée à ltintérieur du manchon 18. Derrière la cavité cylindrique 14 se trouve une cavité cylindrique 24 de diamètre réduit, à la hauteur de laquelle le diamètre extérieur du mandrin est augmenté. Dans la paroi de la cavité cylindrique 24 débouchent (voir figure 2) une série de trous radiaux 26 par exemple au nombre de six, étranglés à ltembouchure interne. Chacun des trous 26 contient une petite sphère 30, respective, poussée vers ltintérieur, en direction radiale, par des ressorts hélicoldaux 34 respectifs. Un anneau ou manchon 38, emboîté à ltextérieur du mandrin, présente des superficies de fixation pour les ressorts correspondant à chaque trou. Un canal oblique 39 permet ltexpulsion rapide de ltair à ltintérieur du mandrin quand on branche le tambour. Le tambour comprend une partie cylindrique 40 présentant une gorge périphérique 42 pour être posée dans la cavité cylindrique 14 du mandrin avec les petites sphères 16 engagées dans la gorge 42. A sa partie antérieure le tambour présente un appendice 44 dote de moyens eoeiyentionnels pour serrNer un outil de taraudage 46. A sa partie posterleure, le tambour présente un autre appendice de prolongement 48 avec des cannelures longitudinales 50, alternées à des crêtes correspondantes 52. Le prolongement postérieur du tambour staccouple, quand le tambour est fixé au mandrin dans la seconde cavité cylindrique 24 du meme mandrin, les petites sphères 30 stenga- geant dans les cannelures 50. Dans la figure 3 est représentée une vue de la tete du tambour de la figure 3 pour montrer les cretes et cannelures 52 et 50. Dans la figure 4, est représentée une vue similaire pour un tambour différent, destiné à porter un outil de taraudage d'un plus grand diamètre, et par conséquent demandant un plus haut couple maximum de blocage. Comme on le voit, les prolongements des tambours destinés à se fixer sur les petites sphères 30 présentent des cannelures de profondeur constante, dans le sens quelles circonscrivent des cercles internes de diamètre égal dans les différents tambours. La hauteur des crêtes 52 varie dtun tambour à ltautre ; elle stamoindrit dans les basses valeurs de couple maximum tandis quelle augmente dans ltaugmentation du couple maximum désiré. Le dispositif protège-tarauds décrit#ci-haut fonctionne de la manière suivante Chaque outil de taraudage est doté dtun tambour du type illustré, avec des cretes 52 d'une hauteur préétablie en relation avec le diamètre du trou à tarauder ou bien avec le diamètre de outil. Au moment de ltopération, ltopérateur branche outil avec le tambour au mandrin et, suivant ltinvention, comme il aurait fait pour un outil normal muni dtun tambour pour branchement à extraction rapide du type conventionnel. Ainsi la prolongation postérieure du tambour se branche dans la cavité 24, chaque petite sphère 30 glisse dans une canne lure 50 du tambour correspondant. On actionne ensuite ltappareil, par exemple la perceuse ou ltaléseuse, pour effectuer le filetage. La résistance rencontrée par le taraud donne lieu à un effort entre la paroi latérale oblique de chaque cannelure et la sphère correspondante. Cet effort comprend une composante radiale qui tend à éloigner la petite sphère de la cannelure de son trou, Un tel effort radial est contrebalancé par le ressort d'opposition 34 correspondant.Quand outil rencontre une résistance anormale, effort exercé sur les sphères 30 augmente, et la hauteur des crêtes 52 sur le tambour est préétablie de façon qutà ce point la force du ressort 34 soit vaincue et que les sphères puissent reculer jusqutà dépasser les cretes 52. L'engagement de transmission de couple entre le mandrin et le tambour vient alors à manquer, et le taraud ne se casse pas. Il est évident que pour des crêtes 52 plus hautes il faudra un effort radial plus élevé sur les sphères 30 afin que celles-ci puissent outrepasser les crêtes. On aura ainsi le déblocage de ltoutil devant un couple résistant maximum plus élevé. ;La figure 5 représente une seconde réalisation dtun mandrin avec dispositif protège-tarauds suivant ltinvention, qui couvre un plus grand intervalle de valeurs de couple maxi mum sur un meme mandrin. Le mandrin avec dispositif protège-tarauds de la figure 5 est dans sa majeure partie similaire au mandrin illustré dans les figures 1 et 2 et pour les parties correspondantes on a employé des numéros de référence identiques.Le mandrin de la figure 5 comprend donc une queue 10, une cavité cylindrique 14 pour recevoir un tambour porte-outil, un dispositif de branchement et dlextraetion rapide com prenant des éléments 16, 18, 20, 22 identiques aux correspondants de la figure 1, et en outre une cavité cylindrique 24 avec des trous 26 contenant des petites sphères 30 pressées par des ressorts hélicoïdaux 34, les ressorts hélicoïdaux étant fixés à ltextrémité extérieure des trous 26 contre un anneau emboîté 38. Toutefois, le mandrin de la figure 5 comprend une seconde série de trous 26a alignés avec les trous 26 et contenant les sphères respectives 30a poussées par les ressorts respectifs hélicoïdaux 34a. Anneau emboîté 38 s'étend sur les extrémités extérieures des trous 26 a pour maintenir les fixations pour les ressorts-34a aussi. Les ressorts 34a sont préférablement calibrés pour une force sensiblement supérieure à la force de calibrage des ressorts 34. te mandrin de la figure 5 peut recevoir des tambours du type illustré dans les figures 1, 2, 3 et 4, dont le prolongement postérieur cannelé engage seulement avec la première série de sphères 30. Dans ce cas, les sphères 30a ne sont pas utilisées et le mandrin se comporte comme celui des figures 1 et 2. Toutefois, le mandrin de la figure 5 peut aussi recevoir des tambours avec prolongement cannelé de longueur supérieure (comme illustré dans la figure 5) pour engager aussi les sphères 30a, avec les sphères 30. On obtient ainsi des couples maxima plus hauts, du fait que les prolongements cannelés du tambour engagent avec deux séries de sphères au lieu dtune seule, et aussi du fait que la seconde série de sphères supplémentaires a une force d'engagement plus grande. On peut couvrir ainsi une ample gamme de valeurs de couples maxima divisées en deux sous gammes selon mulon uti lise des tambours engageant avec une seule ou bien avec-deux séries de sphères, sans devoir augmenter injustement ltencom- brement du mandrin. On observe ainsi que les mandrins avec dispositif protège-tarauds suivant Itinvention peuvent recevoir des tambours du type traditionnel pour éxécuter des opérations normaies de percement. Ces tambours ntont pas de prolongement postérieur et présentent deux dépressions circulaires au lieu de la gorge 42 : les sphères 30 établissent non seulement un engagement dans le sens axial mais aussi en rotation. On vient de décrire quelques réalisations#préférées de ltinvention, mais naturellement les experts dans cette branche pourront facilement introduire plusieurs modifications et variantes. En particulier, les données de ltinvention peuvent stap- pliquer aux mandrins à siège tronconiques, les tambours tronconiques pouvant aussi sans difficulté être munis dtun appendice postérieur suivant ltinvention. Ces variantes ainsi que drautres entrent toutes dans le cadre de ltinvention comme elles sont définies dans les revendications suivantes, RE:VENDICATIONS 10/ Dispositif protège-tarauds pour fixer des outils de taraudage sur des perceuses, aléseuses et similaires, avec déblocage de outil lors du dépassement du couple résistant préfixé, comprenant un mandrin avec siège pouvant contenir un tambour cylindrique portant en permanence un outil de taraudage et présentant une gorge périphérique, le mandrin présentant dans le siège, des sphères de blocage qui engagent la gorge dans le tambour d'une façon à pouvoir se dégager à loisir, c a r a c t é r i s é par le fait que le tambour présente en outre, un appendice 48 coaxial sur ltextrémité opposée à ltou- til 46, ltappendice présentant des crêtes 52 et des cannelures 50 alternées et distribuées sur sa circonférence, et par le fait que la partie cylindrique 12 du mandrin se prolonge dans une cavité 24 coaxiale postérieure pour recevoir ltappendi- ce du tambour, la paroi de la cavité étant traversée par des trous radiaux 26 dans lesquels sont logées des sphères de blocage 30 qui stengagent avec les cannelures dans ltappendice au moyen de ressorts respectifs 34 posés dans les trous radiaux. 20/ Dispositif protège-tarauds suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é par le fait que les cannelures du tambour circonscrivent un cercle de rayon égal pour chaque tambour, tandis que les crêtes sont tangentes à un cercle de rayon variable dtun tambour à un autre suivant la valeur du couple maximum désirés 30/ Dispositif protège-tarauds suivant la revendication 1 ou 2 prise isolément, c a r a c t é r i s é par le fait que les ressorts se trouvant dans les trous radiaux du mandrin se fixent à une extrémité contre la paroi interne drun manchon de fixation 38 emboité sur le mandrin. 40/ Dispositif protège-tarauds suivant ltune des revendications 1, 2, ou 3, prise isolément, c a r a c t é r i s é par le fait que le mandrin présente une série de trous radiaux (figure 1) dont les axes reposent sur un plan transversal unique à ltaxe du mandrin. 50/ Dispositif protègeftarauds suivant ltune des revendications 1, 2, ou 3, prise isolément, c a r a c t é r i s é par le fait que le mandrin présente deux séries de trous radiaux (figure 5) les axes des trous de chaque série reposant sur des plans transversaux différents. 60/ Dispositif protège-tarauds suivant la revendication 5, c a r a c t é r i s é par le fait que la constante de taraudage des ressorts de contraste est différente pour les deux séries de trous.