Brevet FR2511915A1 — publié le 19830304

La présente invention concerne un outil à moteur, telle que une taraudeuse ou une perceuse, comprenant un corps d'outil, une vis-mère, un moteur servant à faire tourner la vis-mère sur son axe, et un écrou qui coopère avec la vis-mère. Il peut être extrêmement avantageux de munir certains outils à moteur d'un moyen d'avance rapide pour que le forêt puisse être avancé rapidement vers une pièce préalablement à une opération d'usinage L'outil peut ensuite être introduit dans la pièce à une vitesse d'avance variable en fonction du pas, obtenue au moyen d'une vis-mx re et d'un écrou Dans un outil à moteur connu équipé d'un tel moyen, l'écrou est fendu en diagonale et les deux parties de l'écrou sont séparées rapidement afin de permettre une avance rapide de la vis-mère Les deux parties de l'écrou sont ensuite rapprochées de façon à engrener avec la vis-mère Mais cet outil connu présente deux inconvénients sérieux, Premièrement, il est difficile de faire en sorte que l'écr u fendu eiigrûne avec la vis-mère Deuxièmement, le diamètre do la tête de l'outil doit être grand pour permettre le déplacement radial des deux parties de l'écrou ainsi que de son mécanisme, et cela restreint la proximité d'autres outils et par conséquent le nombre d'opérations d'usinage qui peuvent être exécutées simultanément sur cette pièce. La présente invention a pour objet un outil à moteur perfectionné qui ne possède pas les inconvénients sus-mentionnés. Selon la présente invention, la vis-mère fait partie d'un ensemble vis-mère pouvant se déplacer axialement par rapport au corps de l'outil, l'écrou est fixe, aussi bien dans le sens radial que dans le sens axial, dans un porte-écrou tubulaire qui se trouve à l'une de ses extrémités ou à proximité de celle-ci,-le porte écrou peut se déplacer axia- lement par rapport au corps de l'outil entre une position totalement rentrée et une position totalement sortie, des moyens sont prévus pour déplacer l'ensemble vis-mère,et le porte écrou avec lui, de ladite position rentrée à ladite position sortie, et des moyens sont prévus pour bloquer de manière amovible le porte-écrou par rapport au corps de l'outil dans sa position totalement sortie. Par conséquent, la vis-mère peut rester en engrènement constant avec l'écrou, et le diamètre de la tête de l'outil peut être nettement moindre que celui de l'outil connu décrit ci-dessus. Dans une forme de réalisation préférée, le moyen de blocage comprend une ou plusieurs ouvertures dirigées radialement et réparties circonférentiellement dans le porte- écrou et éloignées de ladite une extrémité de celui-ci, l'ouverture, ou chacune d'elles, comportant un 4 ldmetr t de blocage que le corps de l'outil oblige a faire saillie radialement vers l'intérieur de son ouverture correspondante à moins que le porte-écrou se trouve dans sa position totalement sortie, l'élément de blocage, cu chacun d'eux# pouvant être attaqué par une butée portée par ledit ensemble_ vis-mère de manière A pouvoir être déplacé radialement vers l'extérieur par cette butte lorsque le porte-6 crou se trouve dans sa position totalement sortie et que le moteur est mis en marche pour déplacer l'ensemble vers l'écrou en vertu des filets coopérants qui se trouvent sur la vis-mère et sur l'écrou, le ou les éléments de blocage, lorsqu'ils occupent leurs positions radialement vers l'extérieur, coopérant avec le corps de l'outil en empêchant un déplacement axial relatif du corps de l'outil et du porte-écrou. Il est avantageux que le moteur puisse se déplacer axialement avec l'ensemble vis-mère et que le moyen de déplacement de l'ensemble vis-mère comprenne un piston actionné par un fluide sous pression et fixé A l'ensemble vis-mère. Par conséquent# en fonctionnement et en partant du porte-écrou dans sa position totalement rentrée, un fluide, par exemple de l'air sous pression, est appliqué sur le piston pour déplacer le moteur et l'ensemble vis-mère, et avec ce dernier l'écrou et le porte-6 crou, jusqu'à ce que ce dernier atteigne sa position totalement sortie On met ensuite en marche le moteur, qui peut être par exemple un moteur pneumatique, et l'ensemble formé par le moteur et par la vis- mère se déplace vers l'avant à une vitesse d'avance variable en fonction du pas Le ou les éléments de blocage, qui sont par exemple une ou des billes, un ou des rouleaux ou un ou des segments coulissants, sont poussés radialement vers l'extérieur par la ou les butées portées par l'ensemble et coopèrent avec le corps de l'outil en bloquant le porte- écrou dans sa position totalement sortie Une fois qu'une opération d'usinage est achevée, on inverse le sens de la marche du moteur, et une fois que la ou les butées sont revenues en deça des éléments de blocage, ce qui permet à l'élément ou aux éléments de blocage de se déplacer radialement vers l'intérieur, le moteur et l'ensemble vis-mère, et avec ce dernier l'écrou et le porte-écrou, peuvent être rapidement rentrés, par exemple par un ressort ou par un fluide sous pression, jusqu'à ce que le porte-écrou atteigne sa position totalement rentrée. D'autres caractéristiques préférentielles ou facultatives seront décrites ci-après en référence aux dessins. L'invention va être maintenant décrite plus en détail, par voie d'exemple, avec référence aux dessins ci-joints, dans lesquels: La Figure 1 est une vue, partiellement en coupe, de l'extrémité frontale d'une forme de réalisation d'un outil selon la présente invention, le porte-écrou étant- bloqué dans une position totalement sortie; et La Figure 2 est une vue en coupe de l'ensemble de la machine-outil avec le porte-écrou dans sa position totalement rentrée. Comme le montrent les dessins, 1 ' o u t i l- comprend un corps d'outil 10 composé de trois parties co- axiales, à savoir une partie postérieure 11, une partie intermédiaire 12 et une partie antérieure 13 Un palier linéaire 14 réunit l'une à l'autre les parties 11 et 12 du corps Les parties antérieure et intermédiaire du corps sont 11915 réunies l'une à l'autre par des filetages coopérants, si bien qu'on peut les régler dans le sens axial l'une par rapport à l'autre dans un but qui sera expliqué plus loin Une bague de blocage 15 est prévue pour empêcher tout réglage axial involontaire des parties antérieure et intermédiaire du corps. Un porte-écrou tubulaire 16 peut coulisser axialement dans le corps 10 de l'outil entre une position totalement rentrée partie antérieure 13 du corps, comme le montre la Figure 1. Un carter 19 en forme de manchon peut lui aussi coulisser axialement dans le corps 10 de l'outil et porte des cannelures externes 20 qui coopèrent avec des cannelures internes 21 sur le palier linéaire 14 et avec d'autres cannelures internes 22 sur le porte-écrou 16 Le carter 19 reçoit un moteur pneumatique 9 (Figure 2) Le rotor de ce moteur 9 est relié, par l'intermédiaire d'un engrenage réducteur 33, à une broche d'entraînement 23 qui est montée sur des paliers 24 dans le carter 19 Une vis-mère 25 est fixée à la broche d'entraînement 23 de façon à pouvoir tourner avec elle Cette vis-mère est conçue pour recevoir à son extrémité antérieure soit directement un foret soit un porte-foret, pour le taraudage ou le perçage par exemple Le filetage de la vis-mère 25 coopère avec le filetage d'un écrou 26 qui est fixé dans l'extrémité frontale du porte- écrou 16 entre un jonc 27 et un chapeau d'écrou 28 L'écrou est également empêché de tourner par rapport au porte-écrou 16, par exemple par des parties non-circulaires coopérantes de l'écrou 26 et du porte-écrou 16 ou du chapeau d'écrou 28. Un piston 34 (voir la Figure 2), comportant une tige creuse 35 de piston, est fixé à l'extrémité postérieure d'un ensemble comprenant le carter 19, le moteur 9, la broche d'entraînement 23 et la vis-mère 25 Ce piston est monté dans un cylindre délimité par la partie postérieure 11 du corps et est poussé vers une position postérieure extrême par un ressort de compression 8 Le déplacement du piston vers l'avant se fait par application d'air sous pression en provenance d'une unité de comnande 36 située à l'extrémité gauche du cylindre L'air alimente le moteur 9 depuis l'unité de commande 36 par l'intermédiaire d'un collecteur d'air 37, de l'intérieur de la tige 35 du piston et d'une soupape à renversement 38 actionnée par une tige de traction 39, l'intérieur de la tige de piston 35 cormuniquant avec le collecteur d'air 37 par des ouvertures 49 lorsque le piston se déplace vers l'avant, et pas avant. Plusieurs ouvertures dirigées radialement et réparties circonférentieilement 29 sont prévues dans le porte- écrou 16 à proximité de son extrémité postérieure, Chaque ouverture 29 loge une bille 39 dont le diaiètre es sunerifur à la longueur de son ouverture correspondante. L'extrémité frontale 31 de la partie intermédiaire 12 du corps a une forme tronconique, le sommet du c 8 ône imaginaire dont elle fait partie étant situé en arrière de l'extrémité frontale de la partie intermédiaire 12 du corps. Une partie 32, située radialement le plus ê l'extérieur, de l'extrémité frontale du carter 19 a 6 galement une forme tronconique, mais le sommet du cône imaginaire dont elle fait partie est situé en avant de l'extrémité fron-ale du carter 19. Au début d'une opération d'usinage, le porte-écrou se trouve dans une position totalement rentrée par rapport au corps 10 de l'outil La partie tronconique 32 du carter 19 est disposée en arrière des ouvertures 29 qui logent des billes, et les billes sont obligées par le corps de l'outil à faire saillie radialement vers l'intérieur de leurs ouvertures correspondantes. Lorsque de l'air sous pression est appliqué sur le piston, l'ensemble comprenant le carter 19, le moteur 9, la broche d'entraînement 23 et la vis-mère 25, ainsi que l'écrou 26 et le porteécrou 16, avance rapidement par rapport au corps 10 de l'outil jusqu'à ce que l'épaulement 17 vienne en contact avec l'épaulement 18 A mesure que le piston se 1 1915 déplace vers l'avant, le collecteur d'air communique avec l'intérieur de la tige de piston 35 par les ouvertures 40, et le moteur pneumatique se met en marche La vis-mère 25 avance à travers l'écrou 26 à une vitesse variable en fonction du pas En même temps, le carter 19 est tiré vers l'avant par la vis-mère, et la partie tronconique 32 pousse les billes 30 radialement vers l'intérieur en contact avec l'extrémité tronconique 31 de la partie intermédiaire 12 du corps (comme le montre la Figure 1) Le porte-écrou 16 est bloqué dans le sens axial par rapport au corps 10 de l'outil. Une tige de came 41 portée par une crosse 43 fixée à la tige de piston attaque une soupape (non représentée> qui est montée sur un support 46, et cela fournit un signal pneumatique à l'unité de coms aude 36 p-ar l'intermédiaire d'un tuyau souple Par conséquent, aucune pression d'air n'est appliquée au piston, ce qui supprime l'usure excessive de la vis-mère et de l'écrou, et garentit également que la totalité de la contre-pression est dirigée dans le mêma sens tout au long du cycle d'usinage La vis-mère fait ensuite avancer le foret vers l'avant dans la pièce à une vitesse d'avance variable en fonction du pas. Les forces de torsion qui sont éventuellement appliquées au porte-outil sont transmises par les cannelures 22 et 20 au carter 19, puis au palier linéaire cannelé 14 qui est fixé au corps de l'outil. Une fois qu'une profondeur d'usinage voulue est atteinte, une vis réglable (non représentée) portée par la crosse 43 actionne une poupée dans l'unité de commande Un signal est fourni pour déplacer un piston 44 vers l'arrière dans une tête de soupape 45 à l'extrémité de la tige de piston , et la tige de traction 39, et avec elle la soupape à renversement 38, sont déplacées vers l'arrière pour inverser le sens de la marche du moteur pneumatique 9 La vis-mère 25 provoque un mouvement vers l'arrière, entraînant avec elle le carter 19, à une vitesse qui est fonction du pas, jusqu'à ce que la partie tronconique 32 du carter 19 "éjecte" les billes Cela a pour effet de dégager le mécanisme de blocage du porte-écrou La force de rappel du ressort exercée sur le piston fait alors rentrer rapidement l'ensemble précité, ainsi que le porte-écrou et l'écrou, en position de départ. Pendant cette course de recul rapide, l'alimentation en air du moteur est coupée au moment o les ouvertures 40 cessent de communiquer avec le collecteur d'air 37 La soupape à renversement 38 revient alors dans sa position d'origine. Lorsque le porte-écrou se trouve dans sa position verrouillée par rapport au corps de l'outil, il est possible de rattraper le jeu éventuel entre les billes et leurs faces de contact en vissant la partie frontale 13 du corps et la bague de blocage 15 vers l'arrière par rapport à la partie intermédiaire 12 du corps, ce qui a pour effet de réduire la distance entre l'épaulement 18 de la partie frontale 13 du corps et l'extrémité tronconique 31 de la partie intermédiaire 12 du corps. Au lieu de billes 30, on pourrait utiliser des rouleaux ou des segments coulissants. Le piston pourrait être rétracté par de l'air sous pression au lieu de l'être par le ressort 8. Au lieu du moteur pneumatique on pourrait utiliser un moteur électrique avec des interrupteurs correspondants pour mettre en marche et arrêter lemoteur aux stades de fonctionnement appropriés Le moteur électrique est monté le long du corps 10 de l'outil et est relié à l'entraînement par une courroie dentée à une poulie, laquelle est cannelée intérieurement sur un arbre d'entraÂnement cannelé destiné à la vis-mère La poulie et le moteur sont fixes dans le sens axial et n'avancent ni ne reculent avec la vis-mère. D'autre part, l'avance rapide de la vis-mère pourrait, au lieu d'être obtenue à l'aide de l'ensemble piston- cylindre, être obtenue à l'aide d'un pignon engrenant avec une crémaillère reliée au manchon 19 et que l'on pourrait faire tourner à la main. REVENDICATIONS 1 Outil à moteur comprenant un corps d'outil une vis-mère, un moteur servant à faire tourner la vis-mère sur son axe, et un écrou qui coopère avec la vis-mère, caractérisé en ce que la vis-mère ( 25) fait partie d'un ensemble vis-mère pouvant se déplacer axialement par rapport au corps de l'outil, en ce que l'écrou ( 26) est fixe aussi bien dans le sens axial que dans le sens radial dans un porte-écrou tubulaire ( 16) à l'une de ses extrémités ou à proximité de celle-ci, en ce que le porte- écrou peut se déplacer axialement par rapport au corps d'outil ( 10) entre une position totalement rentrée et une position totalement sortie, et en ce qu'il est prévu des moyens ( 34) pour déplacer l'ensemble vis- mère, et avec lui le porte-écrou, de ladite position rentrée à ladite position sortie, et des moyens ( 29, 30, 31, 32) pour bloquer de manière amovible le porte-écrou par rapport au corps de l'outil dans sa position totalement sortie. 2 Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur ( 9) peut se déplacer axialement avec l'ensemble vis-mère. 3 Outil selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen servant à déplacer l'ensemble vis-mère comprend un piston ( 34) actionné par un fluide sous pression et fixé à l'ensemble vis-mère. 4 Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le piston est muni d'un ressort de rappel ( 8) servant à le déplacer d'une position sortie à une position rentrée. 5 Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le piston est un piston à double effet destiné à être déplacé d'une position sortie à une position rentrée par un fluide sous pression. 6 Outil selon l'une quelconque des revendications l à 5 caractérisé en ce que le moyen de blocage comprend une ou plusieurs ouvertures ( 29) dirigées radialement et réparties circonférentiellement dans le porte-écrou et éloignées de la- dite une extrémité de celui-ci, ouverture, o chacune d'elles comportant un élément de blocage ( 30) qui est obligé par le corps de l'outil ( 10) à faire saillie radialement vers l'intérieur de son ouverture correspondante à moins que le porte-écrou se trouve dans sa position totalement sortie, l'élément de blocage, ou chacun d'eux, pouvant être attaqué par une butée ( 32) portée par ledit ensemble vis-mère de sorte que l'élément de blocage, ou chacun d'eux, puisse être déplacé radialement vers l'extérieur par la butée lorsque le porte-écrou se trouve dans sa position totalement sortie et que le moteur est mis en marche pour déplacer l'ensemble vers l'écrou en vertu des filets coopérants portés par la vis- mère et par l'écrou, le ou les éléments de blocage, lorsqu'ils occupent leurs positions radialement vers l'extérieur, coopérant avec le corps de l'outil en empêchant un déplacement axial relatif du corps de l'outil et du porte- écrou. 7 Outil selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément de blocage, ou chacun d'eux, est une bille. 8 Outil selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément de blocage, ou chacun d'eux, est un rouleau. 9 Outil selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément de blocage, ou chacun d'eux, est un segment coulissant. 10 Outil selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que l'ensemble vis-mère comporte un manchon extérieur ( 19) pouvant coulisser axialement dans le porte-écrou, et en ce que la ou les butées portées par l'ensemble et/ou sont formées par une surface annulaire tronconique ( 32) de ce manchon. 11 Outil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le manchon et le porte-écrou comportent des cannelures coopérantes ( 20; 22) pour empêcher leur déplacement angulaire relatif. 12 Outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le porte-écrou et le corps de l'outil comportent des épaulements ( 17, 18) pouvant venir en contact mutuel pour délimiter la position totalement sortie du porte-écrou. 13 Outil selon la revendication 12, en tant qu'elle dépend de l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que le ou les éléments de blocage, lorsqu'ils occupent leurs positions radialement vers l'extérieur, sont en contact avec une surface annulaire tronconique ( 31) du corps de l'outil. 14 Outil selon la revendication 13, caractérisé en ce que la surface tronconique ( 31) du corps de l'outil est disposée en arrière de l'épaulement ( 18) du corps de l'outil. Outil selon la revendication 14, caractérisé en ce que la distance entre la surface tronconique du corps de l'outil et l'épaulement du corps de l'outil, est réglable. 16 Outil selon la revendication 3 ou l'une quelconque des revendications précédentes qui en dépendent, caractérisé par un moyen bloqué dans sa position totalement sortie. 17 Outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens ( 44, 45, 39, 38) permettant d'inverser le sens de la marche du moteur une fois qu'une opération d'usinage est achevée. 18 Outil selon la revendication 3 ou l'une quelconque des revendications précédentes qui en dépendent, caractérisé en ce que le fluide sous pression est l'air. 19 Outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que le moteur est un moteur pneumatique.