Brevet FR2508369A1 — publié le 19821231

l L'invention concerne un outil à percussion portable. En particulier, l'invention concerne un outil à percussion com- prenant un dispositif de va-et-vient actionné mécaniquement et auquel est relié le collet d'un outil de travail allongé et fonc- tionnant en va-et-vient. L'invention vise à résoudre le problème concernant des vibrations causées par l'outil de travail lorsqu'il vient en con- tact avec la pièce à usiner En particulier, l'invention est des- tinée à réduire de façon appréciable les vibrations qui se produi- sent quant on travaille une surface inclinée par rapport à la di- rection de la percussion par l'outil C'est le cas, par exemple, quand on ajuste des joints soudés à l'aide d'un burin Le mouve- ment de va-et-vient qui est produit longitudinalement dans l'ou- til de travail est partiellement transformé, à l'extrémité anté- rieure de l'outil de travail, en percussions dirigées transversa- lement Ces percussions dirigées transversalement obligent l'ex- trémité antérieure de l'outil de travail à se déplacer transver- salement et, ainsi, obligent la totalité de l'outil à percussion à effectuer un mouvement de rotation ou de pivotement autour de son centre de rotation Ce mouvement de va-et-vient rotatif est répété pendant chaque cycle de travail et produit une vibration de l'outil très gênante. Le problème exposé ci-dessus est résolu par l'invention à la manière indiquée dans les revendications. Sur les dessins annexés, on a représenté un mode de réa- lisation préféré de l'invention, qui va maintenant être décrit en détail. La figure 1 montre un outil à percussion suivant l'in- vention dans une position de travail inclinée par rapport à la pièce à usiner. La figure 2 montre, partiellement en coupe, la partie antérieure d'un outil à percussion suivant l'invention. La figure 3 est analogue à la figure 2 mais montre l'ou- til pivoté de 900. La figure 4 montre schématiquement le déplacement du bord de travail de l'outil. L'outil à percussion représenté sur les dessins est ac- tionné pneumatiquement et comprend un carter 10 qui supporte de façon guidable un piston 11 fonctionnant en va-et-vient. A son extrémité arrière, le carter 10 est muni d'une connexion 12 à une source d'air comprimé L'arrivée de l'air comprimé à l'outil est contrôlée par une soupape de réglage (non représentée) qui est actionnée par un levier 13. Le mécanisme de percussion en va-et-vient de l'outil représenté ne fait pas en lui-même partie de l'invention et ne sera pas décrit en détail Il est toutefois important de noter que l'invention n'est envisagée que quand elle est appliquée à un dispositif de percussion dont les vibrations sont amorties, car sans cela les vibrations longitudinales de l'outil domine- raient complètement et rendraient vide de sens l'élimination des vibrations suivant l'invention. Un mécanisme en va-et-vient dont les vibrations sont amorties et convenant à un outil suivant l'invention est décrit dans la demande de brevet aux Etats-Unis no 134 761. Le piston 11 fonctionnant en va-et-vient est percé à son extrémité antérieure d'une fente axiale 15 pour recevoir le collet 16 d'un outil de travail 17 L'outil de travail comprend un burin à section rectangulaire qui repose par son extrémité postérieure contre le fond de la fente 15 dans le piston 11 Le bord de travail du burin 17 est constitué par une pièce rapportée 18 en carbure de tungstène A son extrémité antérieure, le piston Il comprend une surface externe conique 19 capable de coopérer avec une surface conique interne 20 d'un manchon de compression cylindrique 21 Ce dernier est vissé sur l'extrémité antérieure du piston 11 de façon à assurer une venue en prise des surfaces coniques 19 et 20 Quand on serre le manchon 21 par rapport au piston 11, le burin 17 est rigidement fixé dans la fente 15. A son extrémité antérieure, le carter 10 est percé d'une ouverture centrale 22 portant un manchon 23 dans lequel est guidée la surface extérieure du manchon de compression 21. Ce manchon joue un double rôle: il bloque le burin 17 par rap- port au piston 11 et sert de palier d'appui entre le piston Il et le carter 10. Entre un épaulement intérieur 24 situé dans la partie antérieure du carter 10 et un épaulement 25 dirigé en sens inver- se sur le piston 11 est monté un ressort hélicoïdal 26 dont le rôle est d'exercer sur le piston 11 une force dirigée vers l'ar- rière Sur la figure 1, l'outil est représenté dans sa position de travail par rapport à une pièce à usiner En conséquence, l'outil est supporter sous un certain angle par rapport à la sur- face usinée, et l'extrémité antérieure du burin 17 coulisse lé- gèrement le long de la surface qui est usinée dans chaque cycle de va-etvient Ce coulissement est représenté sur la figure 1, sur laquelle l'extrémité antérieure du burin est représentée en tirets dans une position latérale déformée. Sur la figure 4, on a représenté schématiquement le dé- placement du bord de travail du burin 17 Sur cette figure, A dé- signe la position de repos du burin, et B la position extrême de celui-ci à la fin de la course En C, le bord de travail frappe la pièce à usiner, et en raison de l'angle existant entre la di- rection de la frappe et la surface de la pièce à usiner, le bord de travail est déplacé d'une distance D C'est l'amplitude du mouvement producteur de vibration qui tend à faire tourner la to- talité de l'outil à percussion autour de son centre de rotation Y Les flèches de la figure 1 montrent la vibration produite dans l'outil. Afin d'empêcher le mouvement producteur de vibrations du bord de travail du burin d'être transmis au carter 10, l'outil à percussion suivant l'invention possède un burin ayant une cons- tante d'élasticité suffisamment faible pour permettre à l'extrémi- té antérieure du burin d'être déformée plastiquement latéralement sans que le carter de l'outil soit affecté A tout le moins, la constante d'élasticité est suffisamment faible dans la direction perpendiculaire au bord de travail du burin 17. Le principe sur lequel le système amortisseur de vibra- tions suivant l'invention est basé se réfère à un système masse - ressort dans lequel le ressort est formé par le burin lui-même et la masse est principalement représentée par le mécanisme à per- cussion et le carter 10 La constante d'élasticité du burin est d'une grande importance pour le résultat de l'amortissement des vibrations La constante d'élasticité du burin doit être choisie en rapport avec la masse de l'outil de façon que la fréquence de résonnance de l'outil soit beaucoup plus faible que la fréquence de percussion du mécanisme en va-etvient, qui est égale à la fréquence du mouvement producteur de vibrations du bord du burin. La fréquence de résonnance du système est déterminée par l'équa- tion: k a 2 r J o: J est le moment d'inertie de l'outil autour de l'Y, k est la constante d'élasticité du burin, et a est la distance entre le bord de travail du burin et le centre de rotation Y de l'outil. Dans la description qui précède et sur les dessins, on a décrit et représenté un outil à percussion dans lequel le bu- rin est fixé rigidement au piston 11, fonctionnant en va-et-vient, du dispositif à percussion L'invention n'est cependant pas par- ticulièrement limitée à ce type de transfert d'énergie entre le mécanisme qui fonctionne en va-et-vient et le burin L'invention pourrait aussi bien être utilisée en association avec des outils à percussion ayant un marteau piston disposé de façon à frapper directement ou indirectement sur l'extrémité postérieur du burin. Le burin décrit et représenté est de section rectangu- laire Dans certains cas, toutefois, il pourrait être avantageux d'utiliser d'autres types de burins dans lesquels l'élasticité ne serait pas seulement dirigée dans un seul sens Le burin peut avoir une section carrée ou circulaire, tout dépendant du type particulier de travail que l'outil à percussion doit réaliser. Quand, par exemple, on travaille un joint soudé entre deux piè- ces situées à angle droit l'une avec l'autre, on doit préférer un burin à section circulaire, car un tel burin doit avoir des propriétés d'élasticité pour absorber les mouvements producteurs de vibrations du bord du burin dans plus d'une direction trans- versale. -5 REVENDICATIONS 1 Outil à percussion portable dont les vibrations sont amorties, comprenant un dispositif de va-et vient actionné mécaniquement et un outil de travail ( 17) allongé et fonction- nant en va-et-vient qui comprend un collet ( 16) relié au dispo- sitif actionné en va-et-vient et une pièce antérieure ( 18), et caractérisé en ce que l'outil de travail ( 17) possède une cons- tante d'élasticité suffisamment faible dans au moins une direc- tion transversale à la direction du mouvement du dispositif fonctionnant en va-et-vient pour permettre à la pièce antérieure ( 18) de céder élastiquement dans au moins la direction précitée et d'absorber ainsi les composants transversaux des percutions dirigées longitudinalement qui résultent du processus de fonc- tionnement. 2 Outil à percussion suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil de travail ( 17) est déformable élastiquement dans une direction transversale d Qnnée et que la pièce antérieure ( 18) possède un bord qui s'étend pratiquement transversalement à la direction précitée. 3 Outil à percussion suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'outil de travail ( 17) a une sec- tion transversale de plus faible dimension dans une direction donnée. 4 Outil à percussion suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil de travail ( 17) est de section car- rée. Outil à percussion suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil de travail ( 17) est de section cir- culaire.