Brevet FR2644383A1 — publié le 19900921

OUTILLAGE PDUR L'EXECUTK)N D'OPERATlONS DIVERSES, NOTAMMENT SERTISSAGE Dans de nombreux domaines il est utile, voire même nécessaire, de disposer d'un outil léger ou relativement léger et portable pour effectuer certaines opérations qui doivent être faites loin de toute source d'énergie. Il en est ainsi, par exemple, pour - les opérations de sertissage des connecteurs électriques au sommet des pylônes, - les opérations de rivetage sur des pylônes, sur des coques de navires, sur des véhicules, - les opérations de poinçonnage et de rétreint dans de nombreux domaines, - les opérations de découpage de matériaux quelconques, - les opérations de cisaillage de câbles de toutes sortes.... Ces opérations sont le plus souvent réalisées au moyen de pinces équipées de deux longs bras grâce auxquels un effort suffisant peut être appliqué par l'outil sur la pièce nécessitant l'opération concernée. Dans la plupart des cas, I'usage de telles pinces nécessite la présence de deux hommes, I'un tenant la pièce à travailler, et l'autre manoeuvrant la pince. Il en est ainsi notamment par exemple pour le sertissage d'un connecteur sur un câble électrique. Il existe certes des pinces de plus petites dimensions pouvant être tenues et actionnées avec une seule main, mais leur manoeuvre est à la fois difficile et pénible. Dans le cas particulier, mais non limitatif du champ d'application de l'invention au sertissage, il faut en effet considérer que pour réaliser un bon sertissage, il est nécessaire de disposer d'une force de six à douze tonnes. L'absence d'outils permettant d'effectuer dans d'excellentes conditions d'efficacité, de rapidité et de confort, de nombreuses opérations telles que celles ci-dessus évoquées est une lacune que l'invention pallie. Dans ce but, I'invention a pour objet un outillage comprenant en combinaison un petit moteur électrique à courant continu qui est alimenté par une petite batterie d'accumulateurs rechargeable et dont la vitesse de rotation de son arbre est élevée, de l'ordre de 6 à 20 000 tours par minute, un réducteur mécanique entraîné par l'arbre moteur et dont l'arbre de sortie tourne à une vitesse très inférieure pour disposer d'un couple élevé, un moteur hydraulique entraîné par ce réducteur, un piston qui reçoit grâce à huile de ce moteur une poussée dont la pression est comprise entre 600 et 750 bars, et un outil qui, accouplé à ce piston, coopère avec d'autres organes pour l'exécution de l'opération. Cet outillage se présente sous la forme générale d'un pistolet dont la poignée contient le moteur électrique et le réducteur et dont le corps contient d'une part la batterie d'accumulateurs et une chambre à huile, et d'autre part le moteur hydraulique se prolongeant par la tête de l'outil proprement dit, l'ensemble étant ainsi équilibré de part et d'autre de la poignée munie d'une gachette de commande pour la fermeture du circuit d'alimentation du moteur électrique. L'un des éléments essentiels de cet outillage est son moteur hydraulique. Conformément à l'invention, le corps de l'appareil comporte deux cylindres qui sont parallèles l'un à l'autre, mais perpendiculaires à l'axe longitudinal de la poignée et reçoivent deux pistons dont les pieds sont maintenus en appui par des ressorts sur deux cames décalées à 1800 sur un arbre accouplé à l'arbre de sortie du réducteur placé dans la pol- gnée, ces deux cylindres communiquant par des perçages radiaux avec une chambre remplie d'huile et dans laquelle est logé l'arbre à cames, deux clapets anti-retour étant placés à l'extrémité aval des deux cylindres respectivement pour ouvrir et fermer leur communication avec un unique cylindre de plus grand diamètre contenant un piston auquel l'outil proprement dit est accouplé. Ce cylindre présente, d'ailleurs, avantageusement sur sa face amont un alésage constituant une chambre centrale alimentée en huile sous pression alternativement par l'un et par l'autre piston du moteur hydraulique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le moteur hydraulique est équipé d'un système de décompression permettant à l'utilisateur de faire tomber la pression, après qu'elle ait atteint la valeur nécessaire à l'exécution de telle ou telle opération. Le corps de l'appareil comporte, à cet effet, un perçage qui, parallèle à ses deux cylindres, communique transversalement avec une chambre qui sert de logement et de siège à une bille et qui communique par un perçage avec la chambre à huile du moteur, un trou étant taraudé transversalement dans le corps pour servir au vissage d'une vis dont la tête constitue une mollette de commande et dont la pointe pousse la bille pour la maintenir en appui contre son siège et fermer ainsi toute communication entre la chambre à huile du moteur et la chambre d'huile sous pression du piston accouplé à l'outil, ladite pointe pouvant au contraire relâcher la bille pour la dégager de son siège et permettre ainsi à l'huile de la chambre du piston de refouler dans la chambre à huile du moteur. Un système de sécurité est en outre, prévu pour permettre à la pression de ne pas dépasser une valeur maximale, par exemple 700 bars. Ce système consiste en une soupape de sécurité montée dans un perçage qui fait communiquer la chambre à huile du moteur avec le perçage reliant le système de décompression à la chambre du piston accouplé à l'outil. L'agencement de cet outil est fonction de sa destination. Dans le cas particulier d'un outil de sertissage, la tête de l'outil comporte une embase qui est fixée au piston à commande hydraulique et coulisse dans un corps muni de deux oreilles sur lesquelles sont articulés deux bras dont l'un porte la matrice fixe et l'autre sert au verrouillage du premier bras en position de travail. Cette application d'un outillage conforme à l'invention au sertissage, notamment de connecteurs électriques, n'est toutefois pas limitative. Quelle que soit son application, cet appareillage permet de travailler dans des conditions remarquables d'efficacité, de confort et de sécurité, en raison de sa puissance (force utile de 6 à 12 tonnes grâce à une pression de 700 bars, légèreté de l'ordre de 4 à 5 kilogrammes, forme commode de pistolet, présence d'un système de sécurité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront bien, d'ailleurs, de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cet appareil dans le cas de son application au sertissage de connecteurs. Figure 1 en est une vue d'ensemble Figure 2 est, à plus grande échelle, une vue en coupe longitudinale de son mécanisme, notamment moteur hydraulique et outil, en position de repos Figure 3 est la même vue en fin de sertissage Figure 4 montre l'outil en position d'ouverture Figures 5 et 6 sont des vues en coupe, respectivement longitudinale suivant V-V et transversale suivant VI-VI de figure 2. Comme cela a été indiqué plus haut, cet outillage se présente sous la forme générale d'un ~ pistolet comportant essentiellement un corps I et une poignée 2. De part et d'autre de cette poignée, le corps 1 se prolonge vers l'arrière pour constituer un carter 3 et vers l'avant pour constituer une tête 4, à l'extrémité de laquelle un outil 5 est monté de façon amovible; dans le cas représenté au dessin, cet outil est destiné au sertissage de connecteurs électriques. Dans la poignée 2 sont logés de bas en haut un petit moteur électrique 6 ; il s'agit d'un moteur travaillant sous un courant continu de 12 volts ; et la vitesse de rotation de son arbre est avantageusement comprise entre 6 000 et 20 000 tours/minute. Cet arbre entraîne un réducteur mécanique 7 qui est logé dans la partie supérieure de la poignée 2 et dont l'arbre de sortie débouchant dans le corps 1 de l'outillage tourne à une vitesse de l'ordre de 1 500 à 1 800 tours/minute. Dans le carter 3 prolongeant le corps 1 vers la droite est logée une batterie d'accumulateurs rechargeable 8 ; les accumulateurs sont par exemple au nombre de 8 et sont étanches, à base de nickel-cadmium. Des câbles électriques passant au travers d'un canal 9 aménagé dans le corps 1 relient la batterie d'accumulateurs 8 et le moteur électrique 6. Un interrupteur (non représenté au dessin) est prévu dans la partie inférieure du corps 1 respectivement pour ouvrir et fermer le circuit d'alimentation du moteur ; il est commandé par une gachette 10 soumise à la poussée constante d'un ressort 12. A l'intérieur du corps 1 est aménagé un moteur hydraulique entraîné au départ du moteur électrique 6 par l'arbre de sortie 13 du réducteur 7. A cet arbre 13 est en effet accouplé axialement un arbre à cames 14 qui tourillonne dans des roulements 15 et 16 placés dans le corps 1. Les cames sont au nombre de deux ; elles sont désignées respectivement par 17 et 18 et sont décalées de 1800 l'une par rapport à l'autre. Leur rôle est l'actionnement du moteur hydraulique. Ce moteur comporte essentiellement deux pistons 19 et 20 montés dans des cylindres aménagés dans des corps cylindriques, respectivement 22 et 23 fixés par vissage dans des trous 24 et 25 taraudés dans le corps 1 ou plus précisément dans une embase 26 fixée à l'intérieur du corps 1. Cette embase est avantageusement réalisée en un alliage d'aluminium, alors que le corps 1 est moulé en resine synthétique. Les cylindres des deux pistons 19 et 20 sont respectivement désignés par 27 et 28. Ils communiquent - d'une part, par des perçages radiaux 29 et 30 avec une chambre 32 qui est aménagée dans le corps 1 et est étanche, - et d'autre part, par leurs extrémités gauches, avec des chambres respectivement 33 et 34 communiquant elles-mêmes par des canaux 35 et 36 avec un cylindre 37 alésé dans la partie gauche du corps 26. Deux billes 38 et 39 soumises à la poussée de ressorts 41,42 viennent normalement en appui contre les extrémités en forme de sièges des deux corps cylindriques 22,23 et permettent ainsi la fermeture des deux cylindres 27,28. Les deux pistons 19,20 sont munis chacun d'un pied respectivement 43,44 qu'un ressort hélicoïdal 45,46 maintient en appui contre la périphérie de la came correspondante respectivement 17,18. Dans le cylindre 37 usiné dans la partie gauche du corps 26 est monté un piston 47 soumis à la poussée d'un ressort 48 qui maintient la face extérieure de sa tête en appui contre le fond du cylindre 37 pour fermer, en période de repos, toute communication entre les canaux 35,36 et une chambre 49 aménagée dans le piston 47. Dans le corps 26 est en outre prévu un canal longitudinal 51 qui permet la communication entre la chambre 49 du piston 47 et la chambre 32 du corps 1; et une soupape de sécurité 52 est placée sur ce canal 51 entre le cylindre 47 et la chambre 32. Sur le canal 51 est par ailleurs prévu en dérivation un canal 53 aboutissant à une chambre 54 qui sert de logement à une bille 55 et dans laquelle aboutit un canal 56 débouchant dans la chambre 32 du corps 1. La bille 55 est soumise à la poussée d'une vis 57 qui est vissée dans un trou taraudé dans le corps 26 et porte une mollette extérieure 58. Par rotation de cette mollette dans un sens ou dans l'autre, il est possible soit de fermer le canal 53 par la bille 55, soit de mettre en communication ce canal 53 et donc le cylindre 37 en communication avec le canal 56 et donc la chambre 32. Cette chambre 32 est remplie d'huile et communique en 59 avec une capacité souple et déformable 61 placée dans la partie droite du corps 1 à proximité de la zone formant le carter 3 de logement de la batterie d'accumulateurs. Quel que soit l'outil actionné par cet outillage, il est entraîné par le piston 47 auquel il est relié. Dans le cas représenté au dessin, cet outil est une tête de sertissage pour connecteurs électriques. Cette tête comporte un corps 76 monté par vissage d'une collerette de base 63 sur l'embout fileté 64 du corps 26. Du corps 76 sont solidaires deux bras respectivement 65 et 66 articulés autour d'axes 67 et 68 portés par le corps 76 et soumis à l'action de ressorts 69 et 70 tendant à maintenir les deux bras en position d'ouverture. La matrice fixe du connecteur est désignée par 73 ; elle est portée par le bras 65; celui 66 sert essentiellement en 72 à l'accrochage et à la retenue du bras 65 pendant les phases de sertissage. Quant à la matrice mobile 74, elle est portée par une embase 62 fixée de façon amovible par une vis 75 dans le corps du piston 47. Lorsque par appui sur la gachette 10, le circuit d'alimentation du moteur électrique 6 est fermé, l'arbre à cames- 14 est entraîné en rotation par l'intermédiaire de l'arbre de sortie 13 du réducteur 7 ; et alors que le couple à la sortie de l'arbre du moteur 6 est faible, le couple à la sortie du réducteur et donc sur l'arbre à cames 14 est élevé, du fait de la différence importante entre la vitesse de rotation du moteur et celle de cet arbre 14. En tournant, cet arbre entraîne, par ses deux cames 17 et 18, un mouvement de déplacement rectiligne alternatif des deux pistons 19,20. Dans la position représentée à la figure 1, l'outillage est en phase de repos. Dès l'instant où l'arbre a cames 14 débute son mouvement de rotation, le piston 19 recule, et lorsque son extrémité gauche a atteint et dépassé le canal 29, il y a aspiration de l'huile de la chambre 32 dans le cylindre 27. Lorsque le piston 19 se déplace ensuite en sens inverse, c'est-à-dire de droite à gauche, l'huile contenue dans le cylindre 27 en aval du piston 19 est chassée sous pression dans le cylindre, elle repousse élastiquement la bille 38, et l'huile sous pression passant par le canal 35 exerce une poussée sur la périphérie du piston 47. Ce piston est donc chassé vers la gauche, sa chambre 49 se trouvant ainsi remplie elle-même d'huile sous une forte pression. Pendant cette phase de travail du piston 19, le piston 20 est en phase d'aspiration, phase pendant laquelle l'huile de la chambre 32 pénètre par le canal 30 dans le cylindre 28, cependant que la bille 39 est maintenue en appui par son ressort de rappel 34 contre le siège d'extrémité du cylindre 28. Les deux pistons 19 et 20 travaillent ainsi en alternance à une cadence rapide de l'ordre de 1 500 à 1 800 fois par minute, ce qui permet, compte tenu des diamètres des pistons 27 et 28, d'obtenir une pression d'huile très élevée sur la face amont du piston 47, y compris dans la chambre 49. Cette pression est de l'ordre de 700 bars. La poussée obtenue sur le piston 47 est très importante; et c'est ainsi que, si ce piston possède un diamètre d'environ 35 mm, la force utile est de l'ordre de six tonnes. Cette force se répercute sur l'outil dont la matrice mobile 74 est attelée au piston 47 par l'intermédiaire de l'embase 62 de l'outil. Pour le sertissage d'un connecteur, les éléments de cet organe sont préalablement mis en place dans la tête de l'outil après ouverture de ses deux bras 65,66, et la tête est ensuite fermée par accrochage du bras 66 sur celui 65 en 72. Lorsque le sertissage est terminé, il faut non seulement arrêter le fonctionnement du moteur hydraulique en cessant d'appuyer sur la gachette 10 ; il faut aussi procéder à une opération de décompression de l'huile contenue dans la chambre 49. Cette décompression est obtenue en dévissant quelque peu la mollette 58 pour écarter la bille 55 hors de son siège dans la chambre 54. L'huile sous pression revient ainsi en partie dans la chambre 32 du corps 1 au travers des canaux 51,53 et 56. Quant à la soupape 52, elle n'intervient qu'en cas de nécessité, de façon automatique, pour assurer la sécurité au fonctionnement de l'outillage. Cette soupape 52 est en effet tarée pour permettre à l'huile sous pression régnant dans la chambre 49 du piston 47, de refluer de façon instantanée dans la chambre 32 du corps I par le canal 51, la pression de l'huile diminuant ainsi automatiquement jusqu'à atteindre- la valeur maximale admise pour la sécurité, par exemple 700 bars. Cet outillage permet donc d'effectuer des opérations de sertissage dans des conditions remarquables d'efficacité, de rapidité et de sécurité. A ces qualités, il convient d'ajouter le confort d'utilisation qui est dû, d'une part, au caractère compact de l'appareil, d'autre part, à sa présentation sous la forme d'un simple pistolet, et, d'autre part encore, à son poids léger, de l'ordre de 4 à 5 kilogrammes. Il est toutefois important d'observer que les possibilités d'utilisation de cet outillage ne sont pas limitées au sertissage de connecteurs électriques. En fonction des opérations à réaliser, il suffit en effet d'adapter sur l'embout 64 de l'outillage un outil dont l'agencement est fonction de l'opération à exécuter ; et si cette opération nécessite non pas un simple mouvement de frappe, mais un mouvement de rotation ou un mouvement combiné de frappe et de rotation, l'outil proprement dit est agencé en conséquence, des moyens étant prévus pour transformer le mouvement de déplacement rectiligne alternatif du piston 47 en un mouvement de rotation de Itoutil proprement dit. Comme il va de soi enfin, et comme il ressort de ce qui a été indiqué ci-dessus, I'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cet outillage qui a été ci-dessus donnée à titre exemple, en référence au dessin schématique annexé ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. REVENDiCATIONS 1 - Outillage pour l'exécution de diverses opérations, notamment de sertissage, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison un petit moteur électrique à courant continu (6) qui est alimenté par une petite batterie d'accumulateurs (8) rechargeable et dont la vitesse de rotation de son arbre est élevée, de l'ordre de 6 à 20 000 tours par minute, un réducteur mécanique (7) entraîné par l'arbre moteur et dont l'arbre de sortie tourne à une vitesse très inférieure pour disposer d'un couple élevé, un moteur hydraulique entraîné par ce réducteur, un piston (47) qui reçoit grâce à l'huile de ce moteur une poussée dont la pression est de l'ordre de 600 à 750 bars, et un outil (5) qui, accouplé à ce piston, coopère avec d'autres organes pour l'exécution de l'opération. 2 - Outillage selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme générale d'un pistolet dont la poignée (2) contient le moteur électrique (6) et le réducteur (7) et dont le corps (I ) contient d'une part la batterie d'accumulateurs (8) et une chambre à huile (32), et d'autre part le moteur hydraulique se prolongeant par la tête de l'outil proprement dit (5), I'ensemble étant ainsi équilibré de part et d'autre de la poignée munie d'une gachette de commande (10) pour la fermeture du circuit d'alimentation du moteur électrique (6). 3 - Outillage selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que son corps comporte deux cylindres (27,28) qui sont parallèles l'un à l'autre, mais perpendiculaires à l'axe longitudinal de la poignée (2) et reçoivent deux pistons (19,20) dont les pieds sont maintenus en appui par des ressorts (45,46) sur deux cames (17,18) décalées à 180 sur un arbre (14) accouplé à l'arbre de sortie (13) du réducteur (7) placé dans la poignée (2), ces deux cylindres (27,28) communiquant par des perçages radiaux (29,30) avec une chambre (32) remplie d'huile et dans laquelle est logé l'arbre à cames (14), deux clapets anti-retour (38,39) étant placés à l'extrémité aval des deux cylindres (27,28) respectivement pour ouvrir et fermer leur communication avec un unique cylindre (37) de plus grand diamètre contenant un piston (47) auquel L'outil proprement dit (5) est accouplé. 4 - Outillage selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que son cylindre présente sur sa face amont un alésage constituant une chambre centrale (49) alimentée en huile sous pression alternativement par l'un et par l'autre piston (19,20) du moteur hydraulique. 5 - Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps du moteur hydraulique comporte un perçage (5) qui, parallèle à ses deux cylindres (27,28), communique transversalement avec une chambre (54) qui sert de logement et de siège à une bille (55) et qui communique par un perçage (56) avec la chambre à huile (32) du moteur, un trou étant taraudé transversalement dans le corps pour servir au vissage d'une vis (57) dont la tête constitue une mollette de commande (58) et dont la pointe pousse la bille (55) pour la maintenir en appui contre son siège et fermer ainsi toute communication entre la chambre à huile (32) du moteur et la chambre d'huile sous pression (49) du piston (47) accouplé à l'outil (5), ladite pointe pouvant au contraire relâcher la bille (55) pour la dégager de son siège et permettre ainsi à l'huile de la chambre (49) du piston (47) de refouler dans la chambre à huile (32) du moteur. 6 - Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à .5, caractérisé en ce qu'il comporte une soupape de sécurité (52) montée dans un perçage qui fait communiquer la chambre à huile (32) du moteur avec le perçage (51) reliant le système de décompression à la chambre (49) du piston (47) accouplé à l'outil. 7 - Outillage selon l'une -quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est associé à un outil de sertissage dont la tête comporte une embase (62) qui est fixée au piston à commande hydraulique (47) et coulisse dans un corps (76) muni de deux oreilles sur lesquelles sont articulés deux bras (65,66) dont l'un (65) porte la matrice fixe (73) et l'autre (66) sert au verrouillage du premier bras (65) en position de travail.