Brevet FR2415521A1 — publié le 19790824

La présente invention concerne un mandrin de vissage pour la pose automatique des inserts dans un support en matériau tendre, par exemple en bois ou en aggloméré. L'utilisation des inserts métalliques est actuellement très répandue, en particulier dans le domaine de la fabrication des meubles en aggloméré, ce matériau étant trop tendre pour qu'on puisse y ancrer solidement des vis de fixation de faibles diamètres ou toute pièce métallique de faible section transversale. L'insert est une pièce métallique comportant d'une part un filetage externe sur une surface de fort diamètre, bien adapté à la fixation directe dans le matériau tendre, et d'autre part une partie capable de recevoir la pièce à fixer, cette partie pouvant être par exemple un trou taraudé. On peut visser les inserts à la main dans le support en matériau tendre. Toutefois, dans le cadre d'une fabrication des meubles en série, on utiliee de préférence une perceuse en montant sur cette perceuse une sorte de tournevis. Ce procédé présente alors les inconvénients suivants - Il est difficile de stopper à temps la rotation de la broche de la perceuse. En stoppant trop tard cette rotation, on fait pénétrer l'insert trop profondément dans le support tendre. Souvent même, l'insert arrive alors à passer complètement à travers le support, celui-ci étant en général un panneau de faible épaisseur. - En ne stoppant pas à temps la rotation de la broche de la perceuse, et si l'insert se bloque dans le support, on exerce sur le tournevis un effort trop important qui le déforme. - Il est difficile de faire tenir l'insert sur le tournevis. - il est difficile d'orienter convenablement l'axe de l'insert par rapport au support. L'invention a pour but de réaliser un mandrin de vissage qui évite les inconvénients précitées. Un mandrin de vissage suivant l'invention comprend un organe d'en tratnement et une tête de vissage montés pour tourner à l'intérieur d'un corps tubulaire, l'extrémité arrière de l'organe d'entraînement étant a daptée pour étire elle-m8me entrainée par la broche d'une perceuse, et l'extrémité avant de la tête de vissage étant adaptée pour recevoir de façon amovible une pièce à visser, et il est caractérisé en ce outil comprend un embrayage susceptible d'assurer l'entraînement en rotation de la tête de vissage par l'organe d'entraînement quand on fait coulisser aia- liement l'un vere l'autre l'organe d'entrainement et la tête de vissage, un organe de rappel élastique étant prévu pour tendre en permanence à maintenir l'embrayage en position débrayée. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, ltem- brayage comporte deux surfaces de friction tronconiques de formescomplémentaires qui sont portées l'une par l'extrémité want de organe d'en tratnement, et l'autre par l'arrière de la tête de vissage. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, la tête de vissage est montée pour coulisser axialement dans un palier avant du corps tubulaire, l'amplitude du mouvement de coulissement axial de cette tête de vissage étant limitée vers l'avant par un épaulement du corps tubulaire et, vers l'arrière, par l'entrée en contact des surfaces de friction de l'embrayage. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'organe d'entraînement est monté pour coulisser axialement dans un palier arrière du corps tubulaire, l'amplitude du mouvement de coulissement axial de cet organe d'entratnement étant limitée vers l'avant par l'entrée en contact mutuel des surfaces de friction de l'embrayage et, vers l'arrière, par un épaulement du corps tubulaire. Suivant une variante de l'invention, l'amplitude du mouvement de coulissement axial de l'organe d'entrainement dans le palier arrière du corps tubulaire est limitée, vers l'avant, par l'entrée en contact avec un épaulement dudit corps tubulaire d'une butée réglable prévue sur l'irgane d' entrainement. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, cette butée réglable est constituée par un ensemble : écrou et contre-écrou monté sur une portion filetée de l'organe d'entraînement, ladite portion filetée étant située à l'arrière d'une portion cylindrique engagée dans le palier arrière du corps tubulaire, et à l'avant d'une tige de plus faible diamètre destinée à être serrée dans un mandrin classique de perceuse. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, la tête de vissage porte à l'avant un nez interchangeable sur lequel on enfile la pièce à visser, et qui comprend essentiellement deux parties, à savoir - un corps muni de protubérances susceptibles de s'engager dans une fente de la pièce à visser à la manière d'un tournevis - une tige axiale qui est bloquée à l'intérieur du corps du nez de vissage, et qui comporte à l'avant dudit corps une partie libre destinée à venir s'enfiler dans un trou d'une pièce à visser. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, une pièce aimantée est placée dans la tête de vissage juste à l'arrière du nez interchangeable dont la tige axiale est faite en un matériau amagnétique, l'ensemble étant prévu de façon que la pièce à visser tienne sur le nez de vissage grâce~à l'attraction qu'exerce sur elle la pièce aimantée. Suivant une variante de l'invention, la tête de vissage est pourvue, à l'avant, de moyens élastiques destiner à pincer la pièce à visser pour la maintenir provisoirement en place à cet endroit. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le corps tubulaire est prévu pour recevoir, à l'avant, un manchon amovible dont le bord avant peut buter contre un support dans lequel on veut visser une pièce. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le corps tubulaire est prévu pour recevoir, à l'avant, un couvercle amovible, la tête de vissage traversant ce couvercle qui présente un épaulement pour limiter vers l'avant le coulissement axial de la tête de vissage, l'ensemble étant prévu de façon qu'en présence du couvercle la course de coulissement de la tête de vissage par rapport à l'organe d'entraînement soit très faible, alors qu'en l'absence de ce couvercle ladite course est relativement importante. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Figures 1 à 3 sont des vues en section axiale d'un mandrin suivant l'invention, au cours des différentes positions d'utilisation. - Figures 4 et 5 sont des vues en section axiale d'un mandrin suivant une variante de l'invention, au cours des différentes phases d'utilisation. On a représenté sur les figures 1 à 3 un mandrin suivant l'invention. Ce mandrin comprend un organe d'entraSnement 1 et une tête de vissage 2 montés pour tourner à l'intérieur d'un corps tubulaire 3. L'organe d'entrarnement 1 et la tête de vissage 2 peuvent en outre coulisser axialement à l'intérieur du corps tubulaire 3 , et forment ensemble un embraya go 4. L'organe d'entrainement 7 comporte, d'arrière en avant - Une tige 5 destinée à être serrée à la place d'une mèche dans un mandrin de perceuse. - Une portion cylindrique filetée 6 susceptible de recevoir un ensemble : écrou et contre-écrou 7. - Une portion cylindrique lisse 8 engagée dans un palier arrière 9 du corps 3. Ce palier est de préférence un roulement à billes. - Une cloche 10 dont la surface interne tronconique évasée vers l'extérieur constitue une surface de friction 4a de l'embrayage 4. - Un trou axial 11, qui débouche à l'intérieur de la cloche 10, et qui s'étend à l'intérieur de la portion cylindrique 8. La tête de vissage 2 comporte, d'arrière en avant - Une tL 12 d'un diamètre nettement inférieur G celui du trou 11, Cette tige constitue l'extrémité arrière du cors 13 de la tête de vissago 2. - Une cloche 14 dont la surface externe tronconique constitue une surface do friction 4b susceptible de coopérer avec la surface de friction 4a. Cette cloche 14 est verrouillée sur le corps 13 grâce à une goupille transversale 15. - Une portion cylindrique lisse 16 engamée dans un palier avant 17 du corps 3. Ce palier est de préférence un roulement à billes, et la portion cylindrique 10 est aménagée sur le corps 13 lui-même - Un aimant permanent 18 logé à l'intérieur d'un alésage axial bor gne 19 du corps 13. - Un nez interchangeable 20 qui ferme l'alésage 19, et qui comprend une bague 21 et une tige axiale 22 faite en un matériau amagnétlque tel que le laiton. La périphérie de la bague 21 est fixée sur le bord avant du corps 13 à l'aide de deu vis 23 dianétralement opposées. La tige 22, qui est bloquée à l'intérieur de la bague 21, comporte à l'avant de cette bague une partie libre destinée à venir s'enfiler dans le trou axial 24 d'une pièce à visser 25. La bague 21 porte deux protubérances 26 qui sont destinées à venir s'engager, à la manière d'un tournevis, à l'intérieur d'une fente diamétrale 27 de la pièce 25. Le corps 3 comprend une portion intermédiaire cylindrique 28, un couvercle arrière 29 et un manchon amovible avant 30. Le roulement à billes 9 est logé dans la portion 28. La bague extérieure 9a de ce roulement est iminobilisée axialement entre une bague élastique 31 , logée à l'avant du roulement 9 dans une rainure interne de la portion 28, et le couvercle 29. Une bague 32 est montée pour tourner librement entre un alésage central du couvercle 29 et la portion cylindrique 8 de l'organe d'entra~nement 1. Cette bague 32 comporte une collerette avant 33 qui bute contre l'avant du couvercle 29. La bague 32 est en contact avec l'arrière de la bague intérieure 9b du roulement à billes 9, et cette bague 32 forme elle-même un épaulement contre lequel peut venir buter l'ensemble écrou - contre-écrou 7. Un ressort hélicoTdal 12a dont l'avant est engagé autour de la tige 12 de la tête de vissage 2 et dont l'arrière est engagé à l'intérieur du trou axial 11 de l'organe d'entraînement 1 tend constamment à éloigner l'un de l'autre l'organe d'entraînement 1 et la tête de vissage 2. Lorsqu'il est en fin de course vers l'arrière, l'organe d'entraînement 1 repose contre le roulement 9 : la face arrière de la cloche 10 bute contre la bague in térieure 9b. Le roulement à billes 17 est également logé dans la portion 28. La bague extérieure 17a de ce roulement est immobilisée axialement entre une bague élastique 34, logée à l'avant du roulement 17 dans une rainure interne de la portion 28, et un épaulement 35 de la portion 28. Lorsqu'elle est en fin de course vers l'avant, la tête de vissage 2 repose contre le roulement 17 : le bord avant de la cloche 14 bute contre la bague intérieure 17b du roulement 17. Le fonctionnement est le suivant Pour décrire le fonctionnement, on envisage le montage d'un insert constitué par la pièce 25 dans un support 36. Ce support est un panneau plan en aggloméré, fait à partir de fibres de bois. La surface cylindrique externe de la pièce 25 comporte un filegage 37, et est destinée à être introduite dans un trou 38 du support 36. La tige 5 étant serrée dans le mandrin 38 d'une perceuse 39, on commence par enfiler la pièce 25 sur la tige 22 du nez 20. Pendant cette opération, la tête de vissage 2 ne tourne pas, même si le mandrin 38 tourne, car le ressort 12a maintient éloignées l'une de l'autre les surfaces de friction 4 et 4 alors que l'utilisateur garde en main le corps tubulaire 2(fig 1). Pour décrire la suite du fonctionnement, on supposera que le réglage de la position de l'ensemble écrou - contre-écrou 7 est correctement effectué. Au début du travail, l'utilisateur aperçoit aisément la pièce 25 qui dépasse à l'avant du manchon 30, il lui est donc facile de présenter la pièce 25 exactement en face du trou 38 du support 36. La pièce 25 étant ainsi positionnée, mais étant toujours immobile de mêne que le corps 2 et que la tête de vissage 2, l'utilisateur exerce sur la perceuse portative 39 une poussée dirigée selon l'axe du mandrin 38, dans la direction du support 36. Pendant le mouvement d'avance du mandrin qui en résulte, le corps tubulaire 3 et l'organe d'entraînement 1 se rapprochent simultanément du support 36, et le bord libre du manchon 30 tend à reposer contre le support 36. Ce repos du manchon 30 est favorable pour assurer la perpendicularité de l'axe de rotation de l'ensemble par rapport au support 36.De plus, le manchon 30 entoure complètement la pièce 25 : si cette dernière échappe de la tige 22 au moment où elle commence à tourner, elle est recueillie par le manchon 30 au lieu d'être projetée en risquant de blesser l'utilisateur. Les surfaces de friction 4a et 4b finissent par entrer en contact l'une avec l'autre (fig 2), et l'organe d'entralnement 1 entrasse alors la tête de vissage 2. A mesure qu'il se visse dans le support 36, l'insert avance, et la t4te de vissage 2 effectue-le même mouvement accompagnée de l'organe d'en tratnement 1. A un moment donné, l'ensemble écrou - contre-écrou 7 bute contre la bague 32 (fig 3). Le corps 3 butant lui-même contre le support 36, l'organe d'entratnement 1 cesse d'avancer. La tête de vissage 2 continuant, elle, d'avancer en même temps que la pièce 25, les surfaces de friction 4a et 4 s'écartent légèrement l'une de l'autre, et la tête de vissage 2 cesse de tourner. On remarque que, à ce stade du fonctionnement, le bord avant de la cloche 14 reste toujours à distance de la bague 17b. L'utilisateur fait alors reculer la perceuse 39, et la tige 22 ressort de la pièce 25 qui a été automatiquement vissée à la profondeur voulue dans le support 36. On remarque que l'utilisateur peut mettre en place un grand nombre de pièces 25 sans jamais arrêter la perceuse. Suivant une variante non représentée, pour le cas où les inserts à poser sont faits en un matériau amaenétique, ils ne peuvent pas tenir sur le nez 20 par les forces d'attraction magnétiques de l'aimant 18. On remplace donc le nez 20 par un nez comportant une pince à insert; cette pince comporte un organe élastique permettant un clipsage des inserts. Suivant une autre variante illustrée sur les figures 4 et 5, on remplace le manchon 30 du corps 3 par un couvercle 40 dont le fond comporte un trou 41, et dont la partie cylindrique est conçue de la même façon que l'arrière du manchon 30. La fixation sur l'avant de la portion intermédiaire 28 peut être réalisée à l'aide de deux vis 42. Dans ce cas, le fond du couvercle 40 bute contre la périphérie du nez 20, si bien qu'en fin de course de coulissement vers l'avant de la tête de vissage 2 le bord avant de la cloche 14 reste à distance du roulement 17. La course de l'organe d'entrainement 1 et de la tête de vissage 2 est d'ailleurs très réduite il suffit de faire coulisser axialement l'une vers l'autre ces deux pièces sur environ 1 millimètre pour parvenir à la position embrayée. Le fonctionnement est le suivant. Ce mandrin de vissage équipé du couvercle 40 est destiné à être utilisé sur une perceuse d'établi, ou à cclonne, dont le mandrin à axe vertical se déplace verticalement sous la commande d'un mécanisme d'avance pourvu d'une butée de profondeur. La butée de profondeur est réglable, et empêche le mandrin de descendre en dessous d'un niveau prédéterminé. Ici encore, le mandrin de la perceuse peut tourner de façon ininterrompue tandis que l'utilisateur saisit le corps tubulaire 3 pour l'empe- chèr de tourner, et pour empêcher la tête de vissage 2 de tourner pendant le montage d'un insert 25 sur le nez 20. Un support 36 étant placé sur la table de la perceuse, la mise en rotation de la toute de vissage 2 se produit dès que l'insert 25 prend ap pai sur le support 36 alors que le mécanisme d'avance presse vers le bas l'organe d'entratnement 1 (fig 5). Au moment où la butée de profondeur stoppe la descente de l'organe d'entraînement 1, la tête de vissage 2 continte à avancer en même temps que l'insert, et le débrayage s'opère auto matiquelent. Le mandrin de vissage selon l'invention peut être utilisé pour visser tous les inserts que l'on veut. On peut prévoir autant de nez 20 dif fervents qu'il exiete d'inserts différents à visser. Le mandrin à visser selon l'invention présente notamment les avantaxes suivants s - La profondeur selon laquelle l'insert pénètre dans le support est reglée automatiquement. - On ne risque pas d'endommager les protubérances 26 du nez 20 en forçant sur l'insert alors que ce dernier est déjà dans le fond de son trou. - Il n'est pae nécessaire d'arrêter la perceuse en cours de travail, cette dernière pouvant tourner en permenence. Bien entendu, le repos du mandrin contre le support, tel qu'il a été représenté sur la figure 2, et tel qu'il a été supposé page 5, lignes 30 et 31, est automatiqurpar gravité lorsque l'appareil est situé au-dessus du support dans lequel on visse, mais il nécessiterait un effort de l'o- opérateur si l'appareil était utilisé pour visser par en-dessous ou dans une autre position. REVENLICAT IONS 1. Mandrin de vissage comprenant un organe d'entrainement et une têtede vissage montés pour tourner à l'intérieur d'un corps tubulaire, l'extrémité arrière de l'organe d'entraînement étant adaptée pour être elle-même entra4née en rotation par la broche d'une perceuse, et l'extré- mité avant de la tête de vissage étant adaptée pour recevoir de façon amovible une pièce à visser, caractérisé en ce qu'il comprend un embrayage susceptible d'assurer l'entralnement en rotation de la tête de vissage par l'organe d'entraînement quand on fait coulisser axialement l'un vers l'autre l'organe d'entraînement et la tête de vissage, un organe de rappel élastique étant prévu pour tendre en permanence à maintenir l'embrayage en position débrayée. 2. Mandrin de vissage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'embrayage comporte deux surfaces de friction tronconiques de formes complémentaires qui sont portées l'une par l'extrémité avant de l'organe d'entraînement, et l'autre par i'arrière de la tête de vissage. 3. Mandrin de vissage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'entrainement est monté pour coulisser axialement dans un palier arrière du corps tubulaire, ce palier arrière étant constitué par un roulement, et le coulissement axial de cet organe d'entraînement étant linité, vers l'arrière, par l'entrée en contact d'un épaulement de l'organe d'entralnement avec la bague intérieure dudit roulement. 4. Mandrin de vissage suivant la revendication 3, cz.actérisé en ce que le coulissement axial de lorane d'entrawnement est liIté, vers l'avant, par l'entrée en contact d'une butée réglable prévue sur l'organe d'entraînement avec un épaulement du corps tubulaire. 5. Mandrin de vissage suivant la revend cation 4, c-actérisé en ce que ladite butée réglable est constituée par un ensemble écrou - contre-écrou monté sur une portion filetée de l'organe d'entrainement, ladite portion filetée étant située à l'arrière d'une portion cylindrique enga & e dans la bague interne du roulement constituant le palier arrière, et à l'avant d'une tige de plus faible section destinée à être serrée dans un mandrin classique de perceuse, l'épaulement du corps tubulaire étant constitué par l'arrière d'une bague en appui contre la bague interne du roulement. 6. Mandrin de vissaGe suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps tubulaire est prévu pour recevoir, à l'avant, un manchon amovible dont le bord avant peut buter contre un support dans lequel on veut visser une pièce, cette mise en butée assurant la perpendicularité de l'axe du mandrin par rapport à la surface dudit support. 7, Mandrin de vissage suivant l'une quelconque des revendications 1 B 3, caractérisé en ce que le coulissement axial de l'organe d'entratne- ment est limité, vers l'avant, par l'entrée en contact mutuel des surfaces de friction de l'embrayage, et par la butée de la tête de vissage contre un épaulement prévu sur un couvercle amovible du corps tubulaire, ce couvercle comportant un trou central pour laisser passer la partie de la tête de vissage qui reçoit la pièce à visser. 8. Mandrin de vissage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la t8te de vissage porte à l'avant un nez interchangeable sur lequel on enfile la pièce à visser, et qui comprend essentiellement deux parties, à savoir - une bague pourvue de protubérances susceptibles de s'engager dans une fente diamétrale de la pièce à visser à la manière d'un tournevis - une tige axiale qui est bloquée à l'intérieur de la bague et qui colporte, à l'avant dudit corps, une partie libre destinée à venir s'enfiler dans un trou d'une pièce à visser. 9. Mandrin de vissage suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'une pièce aimantée est placée dans la tête de vissage juste en arrière du nez interchangeable dont la tige axiale est faite en un matériau amagnétique, l'ensemble étant prévu de façon que la pièce à visser tienne sur le nez de vissage grâce à l'attraction qu'exerce sur elle la pièce aimantée. 10. Mandrin de vissage suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la tête de vissage est pourvue de moyens élastiques destinés à pincer la pièce à visser pour la maintenir provisoirement en place sur la tige axiale.