Brevet FR2579121A1 — publié le 19860926

L'invention concerne un mandrin de serrage, en particulier pour un outil de perçage à percussion, comprenant un corps de mandrin pour le raccordement à un arbre moteur d'une perceuse ou d'un marteau perforateur, aménagé pour donner des coups sur l'outil de perçage, un logement de fixation pour la tige d'outil prévu dans le corps du mandrin coaxialement à l'axe du mandrin, des mâchoires de serrage guidées dans le corps du mandrin et pouvant être déplacées concentriquement vers l'intérieur du logement de fixation, ainsi qu'un passage à l'intérieur du corps du mandrin, entre le logement de fixation et l'arbre moteur, par lequel les coups peuvent être transmis de l'arbre moteur à l'extrémité de la tige d'outil placée dans le logement de fixation et un toc d'entraînement monté de manière mobile dans le corps du mandrin et pouvant être déplacé par le côté, dans la région entre les mâchoires de serrage et la sortie du passage, vers l'intérieur du logement de fixation. Dans un mandrin de serrage de ce genre décrit dans la demande de brevet allemand n0 P 34 38 145.7 non publiée, la tige de l'outil est guidée de façon mobile dans le sens axial entre les mâchoires de serrage pour que les efforts de percussion appliqués par l'arbre moteur à l'outil de perçage ne puissent être atténués par le mandrin de serrage. Le toc d'entraînement sert à assurer l'entrainement en rotation de l'outil de perçage malgré la fixation lâche de celui-ci dans le mandrin de serrage.A cet effet, le toc d'entraînement s'engage de manière rigide en rotation dans une poche cannelée prévue sur la tige de l'outil, laquelle permet à l'outil de perçage de se déplacer librement dans le sens axial pendant le perçage à percussion, mais qui forme avec son extrémité dirigée vers l'extrémité de la tige de l'outil une butée axiale pour le toc d'entranement qui empêche l'outil de perçage de tomber ou d'être expulsé axialement hors du mandrin de serrage. L'actionnement du toc d'entraînement peut se faire par l'intermédiaire d'une bague de réglage qui assure en même temps le verrouillage d'une bague de serrage prévue sur le mandrin de serrage pour le déplacement des mâchoires de serrage afin d'empêcher un déblocage ou un resserrage automatique des mâchoires de serrage pendant le perçage à percussion.La bague de réglage déplace le toc d'entraînement par l'intermédiaire d'une came de manoeuvre de telle façon que, lors du déplacement de la bague de réglage dans sa position provoquant le verrouillage de la bague de serrage, le toc d'entraînement est amené dans la position dans laquelle il dépasse dans le logement de fixation. La disposition du toc d'entraînement dans le logement de fixation entre les mâchoires de serrage d'une part et la sortie du passage d'autre part, permet par ailleurs l'utilisation d'outils de perçage qui ne présentent les cannelures ou la poche cannelée pour l'engagement du toc d'entraînement que dans la partie terminale de la tige de l'outil alors que le reste de la tige, et donc notamment aussi la partie de la tige guidée par les mâchoires de serrage, peut être dépourvu de cannelures, c'est-à-dire cylindrique et lisse.Toutefois, le mandrin de serrage peut également être utilisé en combinaison avec des outils de perçage dont la tige présente respectivement une cannelure longitudinale pour l'engagement direct rigide en rotation des mâchoires de serrage de telle façon que l'entraînement en rotation de l'outil de perçage est, lui aussi, réalisé par les mâchoires de serrage elles-mêmes. Le guidage de la tige de l'outil par les seules mâchoires de serrage limite la longueur de guidage efficace pour l'outil de perçage à la longueur axiale des surfaces des mâchoires de serrage en contact avec la tige de l'outil. Dans la pratique, ce guidage peut éventuellement être trop court et permettre de ce fait un déversement de l'axe de l'outil par rapport à l'axe du mandrin, ce qui entraîne une forte usure de la tige de l'outil et des mâchoires de serrage et qui peut conduire à un coincement de la tige de l'outil sur les mâchoires de serrage, accompagné d'une diminution considérable de la capacité de perçage. Des difficultés de ce genre peuvent survenir en particulier avec des forets spéciaux d'assez grande longueur. La présente invention a pour objet de perfectionner un mandrin de serrage du genre précité de telle façon qu'il permet, en combinaison avec des forets spéciaux, une longueur de guidage efficace pour la tige de l'outil qui est beaucoup plus grande que celle obtenue avec les mâchoires de serrage seules, mais qui, par ailleurs, convient après comme avant pour l'utilisation d'outils de perçage à percussion habituels dont la tige est munie de cannelures longitudinales pour permettre l'engagement direct et rigide en rotation de respectivement une mâchoire de serrage.Des forets spéciaux de ce genre doivent présenter au moins dans la partie terminale de leur tige un diamètre de tige fixe qui est indépendant du diamètre du foret et, pour l'engagement du toc d'entraînement, au moins une poche cannelée ainsi qu'une cannelure longitudinale ouverte à l r extrémité de la tige. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que dans le logement de fixation, entre les mâchoires de serrage et la sortie du passage, est insérée une bague de mandrin immobilisée sur le corps du mandrin et rétrécissant coaxialement la section libre du logement de fixation, qui comprend un toc d'entraînement fixe dépassant radialement dans l'ouverture de la bague et, dans la paroi de la bague, un évidement traversé par le toc d'entraînement mobile et qui forme avec son ouverture un guidage pour la tige de l'outil. Dans l'ensemble, le mandrin de serrage selon l'invention offre pour des forets spéciaux dont au moins l'extrémité de la tige présente un diamètre fixe indépendant du diamètre de perçage respectif, une longueur de guidage efficace particulièrement grande qui s'étend de la bague du mandrin jusqu'aux mâchoires de serrage et qui empêche un coincement des forets de ce genre. Le toc d'entraînement fixe de la bague du mandrin s'engage dans la cannelure ouverte à l'extrémité de la tige, alors que le toc d'entrai- nement mobile s'engage dans la poche cannelée de la tige de l'outil. Dans la région des mâchoires de serrage elles-mêmes, la tige d'un tel foret peut être dépourvue de cannelures. Abstraction faite des forets spéciaux de ce genre, le mandrin de serrage selon l'invention peut également être utilisé en combinaison avec des outils de perçage habituels dont la tige est cannelée pour l'engagement direct des mâchoires de serrage. Dans la mesure où ces outils de perçage ne passent pas dans la bague du mandrin en raison d'un diamètre de tige trop grand, il est possible, pour la transmission des efforts de percussion par l'arbre moteur, en particulier par un élément percuteur placé dans la section de passage du mandrin de serrage, de prévoir un poussoir mobile dans le sens longitudinal et guidé dans la bague du mandrin lequel présente, pour le toc d'entraînement fixe sur la bague du mandrin, une cannelure longitudinale ouverte dans le sens axial en direction de l'extrémité et, pour le toc d'entraînement mobile, une poche cannelée et qui, dans le sens de la longueur, dépasse axialement au moins de l'ouverture du passage en direction des mâchoires de serrage jusque peu au-delà de la bague du mandrin. Un tel poussoir constitue alors en quelque sorte un prolongement de la tige de l'outil qui assure; la transmission'deseff,orts de percussion et s'étend à travers la bague du mandrin jusqu'au contact avec l'élément percuteur dans le passage du corps du mandrin. En particulier, les tocs d'entraînement fixe et mobile sont à peu près diamétralement opposés sur la bague du mandrin. Grâce au guidage de las section terminale dé la tige dans la bague du mandrin, le toc d'entraînement fixe sur la bague du mandrin suffit déjà pour l'entraînement en rotation de l'outil de perçage et il protège ainsi le toc d'entraînement mobile s'engageant dans la poche cannelée contre des efforts notables exercés par la tige de l'outil dans le sens circonférentiel. Ainsi, le toc d'entraînement mobile peut dans une large mesure se déplacer librement dans la poche cannelée et son rôle se limite dès lors au blocage axial de l'outil de perçage pour empêcher celui-ci de tomber ou d'être expulsé hors du mandrin de serrage. De ce fait, des coincements du toc d'entrainemnt mobile qui pourraient s'opposer à son engagement dans la poche cannelée sont pratiquement exclus. Un mode de réalisation de l'invention particulièrement simple et mettant à profit cet avantage est caractérisé par le fait que, sous l'action d'un ressort de pression, le toc d'entraînement mobile dépasse dans une ouverture de la bague et présente à sa tête un chanfrein d'attaque par l'intermédiaire duquel le toc d'entraînement peut être repoussé radialement et contre la force du ressort de pression par la tige de l'outil lors de l'engagement axial de celle-ci dans l'ouverture de la bague jusqu'à ce que le toc d'entraînement puisse s'avancer à nouveau dans la poche cannelée sous l'action du ressort de pression lorsque l'outil de perçage est entièrement engagé dans le mandrin de serrage.Mais il est également possible dans le cadre de l'invention de combiner la fonction du déplacement du toc d'entraînement mobile avec celle d'un verrouillage des mâchoires de serrage pour empêcher un déblocage automatique de celles-ci au cours du perçage à percussion. Sur ce point et eu égard à un mandrin de serrage comprenant une bague de serrage guidée dans le corps du mandrin de façon à pouvoir tourner tout en restant immobile dans le sens axial et servant au déplacement des mâchoires de serrage, et une bague de réglage pouvant coulisser axialement sur le corps du mandrin et pouvant être bloquée en rotation qui, lors de son déplacement en direction de la bague de serrage, assure le verrouillage de cette dernière, l'invention consiste en ce que la bague de réglage comprend, pour l'actionnement du toc d'entraînement mobile, une came de réglage orientée dans la direction du déplacement laquelle, lors du déplacement de la bague de réglage en direction de la bague de serrage, amène le toc d'entraînement dans la position dépassant dans l'ouverture de la bague. Il convient alors de prévoir un ressort de rappel qui maintient le toc d'entraînement en contact avec la came de réglage. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente une coupe axiale d'un mandrin de serrage selon l'invention. La figure 2 représente une coupe suivant la ligne 1 Il-Il du mandrin de serrage selon la figure 1. La figure 3 représente un détail de la coupe suivant la ligne III-III de l'objet de la figure 1. La figure 4 représente le mandrin de serrage de la figure 1 avec un poussoir engagé dans le logement de fixation. La figure 5 représente une coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation du mandrin de serrage selon l'invention. La figure 6 représente une coupe transversale suivant la ligne VIL:TVI de l'objet de la figure 5. La figure 7 représente, conformément à la figure 3, la coupe Vil-Vil de l'objet de la figure 5. En ce qui concerne les mandrins de serrage représentés dans les dessins, le corps du mandrin est désigné par la référence 1. Il comprend un logement pour l'arbre moteur 2 d'un marteau perforateur dans lequel est guidé un percuteur 3 mobile dans le sens axial lequel transmet le mouvement de percussion à l'extrémité de la tige d'outil maintenue dans le mandrin de serrage et indiquée respectivement en 4 en traits mixtes dans les figures 1, 4 et 5. Des organes de verrouillage 5 retiennent le corps du mandrin 1 sur un collet 2' de l'arbre moteur 2 de manière à en assurer lten- traînement axial et tournant.Une douille d'accouplement 6 montée de manière tournante sur le corps du mandrin 1 permet aux organes de verrouillage 5 de sortir d'une manière non décrite en détail des logements de verrouillage associés sur le collet 2' de l'arbre moteur 2 de telle façon que le mandrin de serrage peut être retiré de l'arbre moteur 2. Pour la tige d'outil 4, un logement de fixation 7 est prévu dans le corps du mandrin 1, coaxialement à l'axe du mandrin. Des mâchoires de serrage 8 guidées dans le corps du mandrin 1 peuvent être déplacées concentriquement vers l'intérieur du logement de fixation 7. Ce déplacement est assuré par une bague de serrage 9 guidée sur le corps du mandrin 1 de façon à pouvoir tourner mais immobile dans le sens axial laquelle s'engrène, par l'intermédiaire d'un filetage 10, avec des dentures correspondantes sur les mâchoires de serrage 8 lesquelles peuvent ainsi être déplacées radialement en avant ou en arrière dans le logement de fixation 7 en tournant la bague de serrage 9. La bague de serrage 9 est munie d'une denture conique 11 dans laquelle s'engrène le pignon 12 d'une clé de serrage 14 pouvant être mise en place, avec un tourillon de guidage 13, sur le corps du mandrin 1.Pour empêcher un déblocage automatique de la bague de serrage 9, celle-ci est verrouillée par une bague de réglage 15 qui peut coulisser axialement sur le corps du mandrin 1 et qui peut être bloquée en rotation, la bague de réglage, sous l'effet d'un ressort 16, s'engageant avec une denture circonférentielle 17, prévue au borde la bague du côté foret, dans une denture correspondante de la bague de serrage 9. Dans la position de la bague de réglage 15 représentée dans le dessin et correspondant à l'état de verrouillage de la bague de serrage 9, ladite bague de serrage est engagée, avec une rainure 18, sur un ergot 19 qui est solidaire du corps du mandrin 1 et empêche la rotation de la bague.Le verrouillage de la bague de serrage 9 peut être annulé en repoussant la bague de réglage 15 contre la force du ressort 16 et en la tournant légèrement jusqu'à ce qu'elle puisse être déposée avec son évidement marginal 20 sur l'ergot 19 et dégagée ainsi de la denture circonférentielle 17 de la bague de serrage 9. Les coups appliqués par le percuteur 3 sont transmis directement, à travers un passage 21 prévu dans le corps du mandrin 1, entre le logement de fixation 7 et l'arbre moteur 2, à l'extrémité de la tige d'outil 4. Dans les figures 1 à 3 et 5 à 7, l'extrémité de la tige 4 de l'outil présente une cannelure 4.1 axialement ouverte du côté de l'extrémité de la tige ainsi qu'une poche cannelée 4.2 qui lui est diamétralement opposée et dans laquelle s'engage un toc d'entraSnement 22 mobile, c'est-à-dire pouvant être déplacé radialement, disposé dans le corps du mandrin 1, lequel toc d'entraînement peut être avancé par l'extérieur dans le logement de fixation 7, dans la région entre les mâchoires de serrage 8 d'une part et la sortie du passage 21 d'autre part. A l'extrémité du logement de fixation 7, à la sortie du passage 21, se trouve une bague de mandrin 23 fixe qui est montée sur le corps du mandrin 1 et qui rétrécit coaxialement la section libre du logement de fixation 7. L'ouverture 24 de cette bague de mandrin 23 est conformée en guidage axial pour la tige 4 de l'outil. De plus, la bague de mandrin 23 comporte un toc d'entraînement fixe 25 qui dépasse radialement dans l'ouverture de la bague 24 et, dans la paroi de la bague, un évidement 26 traversé par le toc d'entraînement mobile 22. Lorsque la tige 4 de l'outil est introduite dans le logement de fixation 7, le toc d'entraînement fixe 25 peut s'engager dans la cannelure longitudinale 4.1 ouverte en direction de l'extrémité de la tige.Dans l'exemple de réalisation suivant les figures 5 et 6, le toc d'entraînement mobile 22 dépasse, sous l'effet de la force d'un ressort de pression 27, dans l'ouverture de la bague 24 et porte à sa tête qui s'engage dans la poche cannelée 4.2 un chanfrein d'attaque 29 par l'intermédiaire duquel le toc d'entraînement 22 est repoussé temporairement, contre la force du ressort de pression 27, lorsque la tige 4 de l'outil est introduite axialement dans l'ouverture de la bague 24 Ce n'est que lorsque la tige 4 de l'outil est introduite entièrement que le toc d'entraînement mobile 22, poussé par le ressort de pression 27, peut à nouveau pénétrer radialement dans l'ouverture de la bague 24 et s'engager dans la poche cannelée 4.2.Le toc d'entraînement fixe ?5 solidaire de la bague de mandrin 23 provoque, grâce à son engagement rigide en rotation dans la cannelure 4.1, l'entraînement en rotation de l'outil de perçage, alors que le rôle du toc d'entraînement mobile 22 consiste uniquement à empêcher la chute ou l'expulsion axiale de l'outil de perçage hors du mandrin de serrage. En revanche, dans l'exemple de réalisation suivant les figures 1, 2 et 4, l'actionnement du toc d'entraînement mobile 22 se fait à l'aide de la bague de réglage 15. A cet effet, la bague de réglage 15 est munie d'une came de réglage 30 orientée dans sa direction de déplacement qui, lors du déplacement de la bague de réglage 15, amène le toc d'entraînement 22 dans la position dans laquelle il dépasse dans l'ouverture de la bague 24. Pour cela, l'extrémité du toc d'entraînement 22 dirigée vers la bague de réglage 15 estpourvuede chanfreins d'attaque 31 correspondant à la came de réglage 30. Un ressort de rappel 27 maintient le toc d'entraînement 22 en permanence en contact avec la bague de réglage 15 et avec la came de réglage 30 de celle-ci.Dans l'ensemble, avec ce mode de réalisation du mandrin de serrage, la tige 4 de l'outil ne peut être introduite dans le logement de fixation 7 ou retirée de ce logement que lorsque la bague de réglage 15 est ramenée en arrière, contre la force du ressort 16, dans sa position de déverrouillage de la bague de serrage 9, permettant ainsi au toc d'entraînement mobile 22 de sortir radialement de l'ouverture de la bague 24. Les figures 1 et 5 montrent le cas d'un foret spécial dont la section de la tige située dans la région des mâchoires de serrage 8 est dépourvue de cannelures, c'est-à-dire cylindrique et lisse, tandis que les cannelures 4.1 ou la poche cannelée 4.2 ne sont prévues que sur la partie terminale de la tige qui traverse la bague du mandrin 23. Il s'agit ici de forets spéciaux qui présentent toujours et indépendamment du diamètre du foret le même diamètre de tige, à savoir au moins dans la section terminale de la tige traversant la bague de mandrin 23, de telle façon que la bague de mandrin 23 assure, en plus des mâchoires de serrage 8, un guidage de la tige 4 du forêt.Il ressort de la figure 4 qu'un mandrin de serrage de ce genre peut également être utilisé en combinaison avec des outils de perçage dont la tige 4' est munie de la manière habituelle de respectivement une cannelure longitudinale 4.3 pour l'engagement rigide en torsion des mâchoires de serrage 8 de telle façon que les mâchoires de serrage 8 assurent non seulement le guidage axial de la tige 4' du foret mais aussi son entraînement en rotation. Comme il ressort de la figure 4, le diamètre de la tige 4' du foret peut alors être plus grand que celui de l'o.uverture 24 de la bague de mandrin 23 de façon à empêcher le passage d'un tel foret dans la bague de mandrin ?3 et donc une sollicitation par le percuteur 3. Dans ce cas, afin de réaliser malgré tout la transmission des effets de percussion entre le percuteur 3 et la tige 4' du foret, un poussoir 32 compensant la distance entre le percuteur 3 et la tige 4' de l'outil est guidé dans la bague de mandrin 23 de façon à pouvoir coulisser dans le sens longitudinal . Le poussoir 32 comprend une cannelure longitudinale 32.1 axialement ouverte du côté extrémité et destinée au toc d'entraînement fixe 25 ainsi qu'une poche cannelée 32.2 pour le toc d'entraînement mobile 22. Dans le sens axial, il s'étend au moins de la sortie du passage 21 jusque peu au-delà de la bague de mandrin 23 en direction des mâchoires de serrage 8 de telle façon que l'extrémité de la tige 4' de l'outil peut s'appuyer sur le poussoir 32 et qu'elle n'entre plus en contact avec la bague de mandrin 23 elle-même. REVENDICATIONS 1. Mandrin de serrage, en particulier pour un outil de perçage à percussion, comprenant un corps de mandrin (1) pour le raccordement à un arbre moteur (2) d'une perceuse ou d'un marteau perforateur, aménagé pour donner des coups sur l'outil de perçage, un logement de fixation (7) pour la tige d'outil (4, 4') prévu dans le corps du mandrin (1) coaxialement à'axe du mandrin, des mâchoires de serrage (8) guidées dans le corps du mandrin (1) et pouvant être déplacées concentriquement vers l'intérieur du logement de fixation (7), ainsi qu'un passage (21) à l'intérieur du corps du mandrin (1), entre le logement de fixation (7) et l'arbre moteur (2), par lequel les coups peuvent être transmis de l'arbre moteur (2) à l'extrémité de la tige d'outil (4, 4') placée dans le logement de fixation (7), et un toc d'entraînement (22) monté de manière mobile dans le corps du mandrin (1) et pouvant être déplacé par le côté, dans la région entre les mâchoires de serrage (8) et la sortie du passage (21), vers l'intérieur du logement de fixation (7), caractérisé par le fait que dans le logement de fixation (7), entre les mâchoires de serrage (8) et la sortie du passage (21), est insérée une bague de mandrin (23) immobilisée sur le corps du mandrin (1) et rétrécissant la section libre du logement de fixation (7), qui comprend un toc d'entraînement fixe (25) dépassant radialement dans l'ouverture (24) de la bague et, dans la paroi de la bague, un évidement (26) traversé par le toc d'entraînement mobile (22) et qui forme avec son ouverture (24) un guidage pour la tige (4) de l'outil. 2. Mandrin de serrage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les tocs d'entraînement fixe et mobile (22, 25) sont à peu près diamétralement opposés sur la bague de mandrin (23). 3. Mandrin de serrage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que, sous l'action d'un ressort de pression (27), le toc d'entraînement mobile (22) dépasse dans l'ouverture de la bague (24) et qu'il présente à sa tête un chanfrein d'attaque (29-) par l'intermédiaire duquel le toc d'entraînement (22) peut être repoussé radialement, contre la force du ressort de pression (27), par la tige d'outil (4) lors de l'introduction axiale de celle-ci dans l'ouverture de la bague (24). 4. Mandrin de serrage selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant une bague de serrage (9) pour le déplacement des mâchoires de serrage (8), guidée sur le corps du mandrin (1) de façon à pouvoir tourner mais -immobile dans le sens axial, et une bague de réglage (15) pouvant coulisser axialement sur le corps du mandrin (1) et être bloquée en rotation, laquelle verrouille la bague de serrage (9) lors de son déplacement en direction de cette dernière, caractérisé par le fait que la bague de réglage (15) présente, pour l'actionnement du toc d'entraînement mobile (22), une came de réglage (30) orientée dans la direction de déplacement qui, lors du déplacement de la bague de réglage (15) en direction de la bague de serrage (9), amène le toc d'entrainement (22) dans la position dans laquelle il dépasse dans l'ouverture de la bague (24). 5. Mandrin de serrage selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'un ressort de rappel (27) est prévu pour maintenir le toc d'entraînement (22) en contact avec la came de réglage (30). 6. Mandrin de serrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend un poussoir (32) guidé dans la bague de mandrin (23) de façon à pouvoir coulisser dans le sens longitudinal, qui présente une cannelure longitudinale (32.1) axialement ouverte du côté extrémité et destinée au toc d'entraînement fixe (25) et une poche cannelée (32.2) pour le toc d'entraînement mobile (22) et dont l'axe longitudinal s'étend au moins de la sortie du passage (21) jusque peu au-delà de la bague de mandrin (23) en direction des mâchoires de serrage (8).