Brevet FR2408716A1 — publié le 19790608

La présente invention concerne une fixation d'outil (fixation) pour marteau à percussion simple ou rotative (marteau) dans laquelle des coups rythmiques axiaux sont impartis à l'outil de percussion ou de forage emmanchable dans un support d'outil ou à un porte-outil emmanchable dans ce support d'outil, la tige de l'outil étant déformée à son extrémité d'emmanchement de façon que les nervures produites par la déformation d4pas- sent radialement la tige, et comportant un élément de verrouillage immobilisant la tige dans le support d'outil du marteau et la libérant après rotation partielle Dans une fixation d'outil connue en soi (Demande de Brevet A1- lemand Publie 24 05 938), la partie de la tige d'outil défor mée pour produire des nervures s'tend jusqu'à lextrémité arrière de celle-ci . Ce dispositif connu comporte trois nervures équidistantes s'étendant radialement . La réalisation de plus de deux nervures exige des appareils de déformation relativement compliqués et des opérations du même ordre de complication avec un pourcentage élevé de rebuts, sans pouvoir atteindre l'exactitude dimensionnelle des nervures diamétrales La tige de l'outil est guidée dans le support d'outil par des surfaces de centrage formées par usinage ultérieur des faces frontales des nervures .Un tel usinage ultérieur est nécessaire du fait que, dans la zone de déformation, les surfaces de centrage ne peuvent pas êtrz produites uniquement au cours de la déformation . Il est en outre nécessaire de procéder à un usinage ultérieur de l'extrémité arrière de la tige, frappée par la pièce transmettrice d#impulsions percutantes (ou masselotte) pour éliminer la déformation se produisant forcément du fait de la déformation préalable de la tige . L'élément de fermeture verrouillant axialement l'outil est constitué par une calotte en matière synthétique prenant à revers, dans une rainure annulaire, le support d'outil .La déformation élastique de la calotte est une condition de son montage et de son démontage et, par conséquent, un verrouillage axial fiable est impossible, comme le montre d'ailleurs l'expérience Le joint réalisé par une tension élastique préalable de la calotte n'est jamais en état d'absorber les forces d'impact axiales de l'outil . Pour ces raisons, le dispositif connu est inutilisable pour les marteaux à percussion rotative à grand rendement, d'autant plus que la calotte, pour autant qu'elle ne se desserre pas, serait rapidement détruite par les chocs axiaux du forêt, car une matière non métallique n'est pas à la hauteur d'une contrainte aussi forte .Les faits exposés expliquent pourquoi les fixations d'outil pour marteau à grand rendement sont équipées, sans exception, d'outils dont les nervures sont réalisées par usinage par découpe de la tige de l'outil . Un tel procédé est donc grevé d'un coût de fabrication élevé Une autre fixation d'outil connue, de genre comparable, (Brevet suisse 500.054), comporte deux évidements disposés diamétralement, réalisés par enlèvement de copeaux, servant à recevoir les éléments d'entratnement et de verrouillage . Mais dans tous les cas, de tels évidements représentent un affaiblissement statique important de la tige de l'outil .Un inconvénient de ce dispositif est que, lors de la transmission du couple de rotation du support d'outil à la tige de l'outil, les effets de levier se faisant sentir, donc l'usure des évidements (canaux) de outil, deviennent anormalement élevés du fait que les points d'attaque du support d'outil sont très proches de l'axe de l'outil . Les expériences ont en outre révélé que les organes d'accouplement d'une telle fixation d'outil sont particu lièrement sensibles à ltencrassement . En effet, le déplacement radial d'éléments séparés de verrouillage et d'entrainement exige l'amovibilité et la possibilité d'accouplement de ltou- til . Ce déplacement est fortement gêné par l'encrassement, quand il n'est pas impossible .Il en est de même pour d'autres dispositifs connus analogues (Demande de Brevet Allemand Publiée 24 32 105 ; Brevet Allemand 25 51 125) qui ne se distinguent que par la conformation des éléments de verrouillage et dtentraînement dans les évidements de la tige d'outil La Demande de Brevet Allemand Publiée 1.189.035 enseigne également à réaliser des nervures de transmission de couple de rotation et de verrouillage axial de l'outil, par usinage par découpe de la matière constitutive de la tige de l'outil De cette façon on peut évidemment réaliser des surfaces de guidage et de centrage exactes, mais le procédé de fabrication est si compliqué qu'il ntest pratiquement pas applicable à la fabrication en série .Dans une telle fabrication, il est en outre indispensable, en cas de changement de l'outil, de dévisser complètement la calotte servant o4lément de verrouillage et d'extraire les éléments de transmission de couple de rotation et de verrouillage . Partant de l'état de la technique qui vient d'être exposé, la présente invention a pour objet de perfectionner une fixation d'outil du genre défini au début de façon à pouvoir la dispenser d'éléments séparés de verrouillage et de transmission de couple de rotation sur la tige de l'outil et à diminuer fortement son coût de fabrication, tout en prolongeaut la durée de service de la tige, sans affaiblir cette dernière Ce but est atteint, conformément à l'invention, par un dispositif dans lequel deux nervures disposées diamétralement sont formées dlns la tige de outil à distance de son extrémité, de façon que la surface de la section transversale dans chaque plan de coupe situé dans la partie déformée de la tige soit approximativement égale à la section du reste de la tige et que l'outil soit centré dans le supprt d'outil par les surfaces latérales non touchées par la déformation Avec une telle conformation, la fabrication ne nécessite plus qu'une fraction du temps autrefois nécessaire .La déformation s'effectue au moyen d'une étampe en un temps allant de quelques secondes à une fraction de seconde et ce, en règle générale, sans usinage ultérieur et sans couper la direction des fibres de la matière constitutive dans la zone des cordons En outre, la présence de surfaces de centrage étendues en avant et en arrière des zones de déformation, et entre elles, garantit la fiabilité du centrage de l'outil . La prolongation de la durée de service provient essentiellement de ce que les points d'attaque de l'organe d'entraînement d'accouplement, entre les nervures de la tige de l'outil et les évidements correspondants du support d'outil sont situés à une assez grande distance de l'axe de l'outil, de sorte que les effets de levier qui s'exercent, donc les phénomenes a'usure de la tige de ltou- til, sont relativement réduits . Quand la tige de l'outil a une conformation régulièrement symétrique, ces pointsdlattaque sont en effet plus éloignés de l'axe de l'outil que de la surface latérale de la tige L'invention n'est pas infirmée par le fait que, dans les tournevis et autres outils analogues, on sait, pour garantir un emmanchement positif entre ltoutil et la poignée, réaliser par refoulement, sur la tige de l'outil, des cordons disposés diamétralement . Ces cordons n'ont pour but que de transmettre un couple de rotation manuel relativement faible et régulier . Le sens des fibres de la matière constitutive est coupé dans la zone de ces cordons, ce qui revient à dire que la solidité de cette matière est compromise . Enfin, dans une m#me série de fabrication, la position de ces cordons est irrégulière et asymétrique et ils ont tendance à se crevasser D'après les avis des spécialistes, des cordons de ce genre ne suffisent pas aux contraintes énormes auxquelles sont soumises les nervures dans les forêts à percussion rotative à grand ren devent et sont en outre impropres à de tels forêts par le#man- que de précision de leur conformation Lt importance de ces contraintes, tant dans le sens axial que dans le sens radial, ressort du fait qu'un for8t de 20 mm de diamètre possède une tige d'emmanchement de 10 mm de diamètre seulement .Un tel forêt peut avoir plus de 600 mm de long et être enfoncé dans du béton à raison de 3.000 coups/minute avec une rotation de 400 tours/minute, par exemple A chaque percussion, le forêt pénètre d'une certaine profondeur dans le béton, c'est à dire qu'à chaque coup les nervures de la tige de l'outil progressent de cette distance dans le support d'outil . Ceci veut dire que des forces extrêmement élevées s'exercent sur les nervures et y produisent une usure extraordinaire .Si un forêt est soudainement bloqué, par exemple par une armature dtacier noyée dans le béton, ces forces sont encore multipliées . Si le forêt ne rencontre aucune résistance, par exemple quand le trou en question est un trou débouchant, le percuteur du marteau perforateur ne fait plus cogner l'outil contre le béton mais, de toutes ses forces, contre ltélément de verrouillage (capuchon) ; les nervures doivent donc absorber la totalité des impacts et ce, pendant un laps de temps assez long si l'outil rebondit assez loin de l'élément de verrouillage pour revenir dans la zone de percussion du percuteur ou de la masselotte et, de ce fait, commencer à flotter .On comprend donc que les cordons d'entraînement connus ne peuvent pas suggérer aux spécialistes compétents la solution de la présente invention bien que ces cordons soient connus depuis plusieurs décennies De lidee que la présence de deux nervures diamétrales sur la tige de l'outil est insuffisante pour les contraintes subies par un forêt à percussion simple ou rotative à grand rendelilent, découle également la configuration spécifique de l'outil de la Demande de Brevet Allemand Publiée 2.405.938 comportant trois cordons répartis régulièrement sur la périphérie de la tige de l'outil et s'étendant sur toute la longueur de cette tige, bien que les forces axiales soient supposées si faibles dans cet appareil connu qu'il suffit d'une bague de matière synthé- tique emmanchée par dessus pour maintenir axialement l'outil C'est en raison de ces circonstances que, dans les marteaux perforateurs à percussion rotative à grand rendement, et en raison des contraintes énormes escomptées, les nervures ont toujours été taillées dans la masse de la tige de l'outil par enlèvement de copeaux, Iorsquton ne prévoit que deux nervures diamétrales . Même les rainures ou moyens analogues dans la tige de l'outil ont toujours été réalisées par usinage par découpe .Visiblement, les spécialistes compétents étaient dominés par l'idée que deux nervures diamétrales réalisées exclusivement par déformation de matière ne suffisaient en aucun cas aux contraintes mentionnées ci-dessus On devra signaler en outre qu'il n'est pas absolument nécessaire que l'outil et sa tige soient d une seule pièce .Au contraire, une tige séparée emmanchable pourra être jointe rigidement à l'outil proprement dit par cône, filetage, ou moyens semblables L'invention est décrite ci-après en détail en se référant à deux exemples préférés, non limitatifs, de réalisation représentés sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une fixation d'ou til selon l'invention - la figure 2 est une vue en bout de l'élément de verrouillage de la fixation d'outil de la figure 1 t - la figure 3 montre l'outil séparé de sa fixation - la figure 4 est une vue partielle de l'outil de la figure 3 après rotation axiale de 900 ; - la figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la figure 3 ; - la figure 6 est une variante de la fixation d'outil de la figure 1 ; et - la figure 7 est une coupe selon la ligne Vil-Vil de la fi gure 6 Dans les exemples de réalisation représentés, la fixation d'outil est appliquée à un marteau à percussion simple ou rotative (marteau) . Des coups axiaux rythmiques sont impartis à l'outil de percussion ou de forage coutil 25) emmanchable dans un support d'outil 10, ou a un porte-outil armé de lsou- til, emmanchable dans ce support d'outil (porte-outil 32 Fig.6) A son extrémité d'emmanchement, la tige 25a de l'outil 25 est déformée de façon que les nervures 25b, engendrées par la dd- formation de matière, dépassent radialement la surface latérale de la tige 25a .La tige 25a, pourvue des nervures 25b, est logée dans un alésage central 24 du support d'outil Les nervures 25b sont placées dans des élargissements 24a, semblables à des rainures, disposés diamétralement, de cet alésage 24 . Les élargissements 24a se terminent en cul de sac dans le support d'outil 10 . Cette disposition assure, dans la partie de la tige 25a située en arrière des nervures 25b une surface maximale de centrage pour le centrage de l'outil Si l'outil est un burin, les nervures 25b servent à empêcher un mouvement rotatif de l'outil dans le support d'outil 10 non rotatif .Si l'outil est un forêt, le couple de rotation du support d'outil rotatif 10 est transmis à l'outil 25 par les nervures 25b Dans les deux cas, les nervures 25b limitent en outre le mouvement axial de l'outil allant et venant axialement . Les faces latérales 26 des nervures 25b sont orientées symétriquement à une génératrice b-b (figure 3) passant par le plan de ces faces latérales . La face frontale 33 (figures 1 et 3) de chaque nervure 25b rejoint progressivement la surface latérale de la tige 25a, au monts à son extrémité proche de l'outil 25 . La largeur "c" des nervures est d'environ le tiers du diamètre de la tige . Elle correspond à peu près à la hauteur des nervures . Toutes les nervures sont placées à la même distance de l'extrémité d'emmanchement de la tige ; cette distance est au moins égale à la largeur des nervures et, dans l'exemple représenté sur les dessins, légèrement supérieure à leur longueur de façon à laisser subsister, dans la partie de la tige située en arrière des nervures, une partie importante de la surface latérale de la tige servant de surface de centrage . Les nervures pourvues de faces latérales parallèles 27 dépassent d'au moins 1 mm, dans le sens radial, la surface latérale de la tige . L'élément de verrouillage immobilisant axialement l'outil est constitué par un capuchon 11, 12 se vissant sur le support d'outil 10 . Il se compose d'une partie intérieure métallique en forme de douille Il comportant un flasque interne lia, et d'une partie non métallique 12 .Dans l'exemple concret de réalisation, la partie métallique 11 est enrobée dans une pièce moulée en matière synthétique constituant la partie non métallique 12 enserrant complètement la partie métallique 11 Le flasque interne lia de la partie métallique il est percé d'un orifice central 19 pour le passage de la tige d'outil 25a Cet orifice de passage comporte des élargissements disposés diamétralement 19a pour le passage des nervures 25b en cas de remplacement de l'outil . Ces élargissements 19a affleurent alors les élargissements en forme de rainures 24a du support d'outil 10 .Le bord intérieur du flasque interne lia, délimitant l'orifice de passage 19, présente une inclinaison sur l'axe a-a de l'outil 25, correspondant à l'inclinaison du bord frontal voisin 33 (figures 1 et 3) des nervures 25b .Cette disposition permet d'amortir le mouvement de va-et-vient axial de l'outil 25 du fait qu'à la fin de chaque course les faces frontales 33, inclinées sur l'axe a-a, des nervures 25b viennent épouser le bord intérieur, d'inclinaison semblable, du flasque interne lia et se trouvent freinés L'alésage 19 du support d'outil 10 et ses élargissements 19a sont obturés par une bague dtétanchdité 14 maintenue sur la partie non métallique 12 du capuchon 11 .Cette bague d'étan ehéité entoure la surface latérale de la tige 25a par une lèvre d'étanchéité . Comme le montre la figure 2, cette bague d'étanchéité peut comporter des fentes radiales . Du côté arrire, la partie non métallique 12 du capuchon Il, 12 se prolonge par un épaulement annulaire 17 .Une manchette d'étanchéité 13, sous tension préalable, s'appuie à l'avant à cet épaulement annulaire 17 et, à l'arrière, à un épaulement annulaire 18 d'un flasque radial du support d'outil 10, de sorte qu'une rotation relative entre le capuchon 11, 12 et le support d'outil 10 est soumise à une action de freinage L'outil 25 est verrouillé dans le support d'outil 10 en faisant tourner le capuchon 11, 12 d'un angle inférieur à 1800 de préférence d'un angle d'environ 900 , les élargissements 19a du flasque interne 11a se déplaçant ainsi d'un angle correspondant par rapport aux élargissements 24a du support d'outil 10 . A son extrémité arrière, la partie métallique en forme de douille 11 du capuchon 11, 12 comporte un évidement 21 s'étendant sur un angle d'environ 900 de la partie 11 .Cet évidement inclut un angle un peu supérieur à 900 Pour le montage, le capuchon 11, 12 est vissé sur le support d'outil 10 . Puis une goupille filetée 16 est vissée, par un évidement 20 ménagé dans la partie non métallique 12, dans un taraudage radial du support d'outil 10, cette goupille coopté rant avec les bords 22, 23 de la partie 11 pour limiter, dans les deux sens, le mouvement rotatif de verrouillage . Pour soumettre le mouvement tournant de verrouillage ou de déverrouillage à un effet de freinage supplémentaire, une bague de freinage 15 en matière élastique est insérée entre le support d'outil 10 et le capuchon 112 12 Le support d'outil est vissé, soit directement à un palier 31 duttarteau , soit au porte-outil 32 (figure 6) . Dans les deux cas, un organe transmetteur dtimpulsions dtimpact, ou masselotte, 29 est monté, de façon à se déplacer axialement, soit dans le palier 31 (figure 1), soit dans le porte-outil 32 (figure 6) . Cette masselotte est frappée rythmiquement à sa partie arrière par une panne 30 . L'outil 25 s'appuie, par sa partie arrière, à la masselotte 29 mais il peut également être épaulé par l; support d'outil .Les bases 27 des nervures 25b sont des surfaces planes parallèles ensemble et à peu près perpendiculaires aux surfaces latérales 26 KEENIATIONS 1. Fixation d'outil - pour marteau à percussion sim ple ou rotative dans laquelle des coups rythmi ques axiaux sont impartis à l'outil de percussion ou de forage emmanchable dans ce support d'outil, la tige de l'outil étant déformée à son extrémité d'emmanchement de façon que les nervures produites par la déformation dépas sent radialement la tige, et comportant un élément de ver rouillas imiobilisant la tige dans le support d'outil du marteau et la libérant après rotation partielle, caracté risée en ce que deux nervures disposées diamétralement sont formées dans la tige de l'outil, à distance de son extré mité, de façon que la surface de la section transversale dans chaque plan de coupe situé dans la partie déformée de la tige soit approximativement égale à la section du reste de la tige et que l'outil soit centré dans le support d'ou til par les surfaces latérales non touchées par la déforma tion 2. Fixation d'outil selon la Revendication 1, caractérisée en ce que les faces latérales s'étendent symétriquement des deux cotés de la génératrice de la tige passant par le plan de ces faces latérales, et en ce que la face frontale de chaque nervure rejoint progressivement la surface latérale de la tige, au moins à son extrémité proche de l'outil 3.Fixation d'outil selon une quelconque des Revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la largeur des nervures est d environ le tiers du diamètre de la tige et correspond approximativement à la hauteur des nervures 4. Fixation d'outil selon une quelconque des Revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les nervures pourvues de faces latérales planes et parallèles et disposées à la me me distance axiale de l'extrémité d'emmanchement de la tige, dépassent d'au moins un millimètre la surface latérale de la tige en direction radiale, et que la distance entre les nervures et l'extrémité d'emmanchement est au moins égale à leur largeur 5.Fixation d'outil selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que l'élément de verrouil lage est constitué par un capuchon fileté se vissant avec le support d'outil et comportant des butées de limitation de la rotation de verrouillage ou de déverrouillage à un angle inférieur à 180 . 6. Fixation d'outil selon la Revendication 5, caractérisée en ce que les butées sont constituées par un évidement arriere du capuchon et en ce que l'évidement inclut un angle dtell- viron 900, lesdites butées coopérant avec un élément de butée pouvant être fixe amoviblement au support d'outil 7. Fixation d'outil selon une quelconque des Revendications 9 ou 6, caractérisée en ce que l'élément de butée est consti tué par une goupille filetée vissée ax support d'outil et accessible par un évidement du capuchon 8. Fixation d'outil selon la Revendication 7, caractérisée en ce que l'évidement peut être recouvert d'une manchette de caoutchouc s'appuyant étanchément tant à un épaulement du capuchon qu'à un épaulement annulaire du support d'outil 9.Fixation d'outil selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 42 5, 6, #, 7 ou 8, caractérisée en ce que le capu- chon servant d'élément de verrouillage comporte une pièce moulée non métallique en forme de douille entourant une pièce métallique en forme de douille comportant un Ilasque interne 10. Fixation à'outil selon la Revendication 9 caractérisée en ce que le flasque interne délimitant l'orifice de passage de ldtige de 11 outil comporte deux éviuements diamétraux pour le passage des nervures de ladite tige 11.Fixation d'outil selon la Revendication 10, caractérisée en ce que le bord du flasque interne délimitant l'orifice de passage présente une inclinaison sur l'axe longitudinal de l'outil correspondant à l t inclinaison de la face frontale avoisinante des nervures 12. Fixation dç4tsl selon une quelconque des Revendications 9 10 ou 11, caractérisée en ce qu'elle comporte une bague de freinage en matiere élastique appuyée d'une part à la pièce métallique du capuchon et d'autre part au support d'outil 13. Fixation d'outil selon une quelconque des Revendications 10, il ou 12, caractérisée en ce que l'orifice de passage peut être recouvert d'une bague d'étanchéité fixée à la pièce moulée et entourant étanchément la surface latérale de la tige 14.Fixation d'outil selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, caractérisée en ce que le support d'outil se visse directement à un elé- ment de palier du marteau 15. Fixation d'outil selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, c, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ou 14 caracté risée en ce que la tige de l'outil peut s'appuyer, à sa partie arrière, à un organe de transmission d'impulsions dtimpact ou à un organe d'entraînement du marteau 16. Fixation d'outil selon une quelconque des Revendications 1, 2, 3, 4, 5, ó, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 ou 15, carac térisée en ce que des évidements ménagés diamétralement dans le support d'outil constituent des canaux de réception des nervures lors de l'emmanchement de l'outil, lesdits canaux se terminant en trous borgnes