CH634248A5 - Outil a entrainement pneumatique. - Google Patents

Description

La présente invention concerne un outil à entraînement pneumatique comprenant un dispositif capable de couper l'alimentation en air comprimé de l'outil pneumatique lorsque le couple résistant dépasse une certaine valeur détectée par ses effets d'inertie sur une masselotte.

L'art antérieur contient plusieurs exemples de limiteurs de couple utilisant une force centrifuge ou la force d'un ressort qui s'oppose à la force centrifuge pour couper l'alimentation du moteur en air comprimé. Par exemple, les brevets US Nos 3904305 et 4004859 décrivent des limiteurs de couple sensibles à la vitesse de rotation de l'outil. Dans les deux cas, une soupape est maintenue ouverte par des masselottes centrifuges et, lorsque le moteur ralentit et va caler, un ressort surmonte la force centrifuge exercée sur les masselottes pour refermer la soupape.

Ces dispositifs sont efficaces pour couper l'alimentation en air avant que le moteur pneumatique ne cale, mais la détection basée sur la vitesse de rotation ne permet pas d'obtenir un couple de serrage précis et reproductible lorsque le même outil est utilisé pour réaliser des joints durs avec contact métal sur métal ou des assemblages avec un joint souple interposé.

L'invention a donc pour objet un outil comprenant un limiteur de couple qui coupe l'alimentation en air comprimé d'un moteur pneumatique lorsque le couple résistant atteint une valeur précise inférieure au couple de calage.

L'outil selon l'invention est défini par la revendication 1.

Pour illustrer l'invention, un mode de réalisation particulier va maintenant être décrit à titre d'exemple en regard des dessins annexés sur lesquels:

la fig. 1 est une vue en élévation latérale d'un outil pneumatique équipé du limiteur de couple de l'invention,

la fig. 2 est une coupe longitudinale partielle à plus grande échelle de l'outil de la fig. 1,

la fig. 3 est une coupe transversale dans le plan 3-3 de la fig. 2, la fig. 4 est une coupe transversale dans le plan 4-4 de la fig. 2, la fig. 5 est une coupe transversale dans le même plan que la fig. 4, mais représentant une position différente des pièces du détecteur de couple,

la fig. 6 est une coupe longitudinale semblable à celle de la fig. 2, mais illustrant une variante du détecteur de couple,

la fig. 7 est une coupe transversale dans le plan 7-7 de la fig. 6, et la fig. 8 est une coupe analogue à celle de la fig. 7, mais montrant les pièces du détecteur de couple dans des positions différentes.

L'outil pneumatique 10 représenté sur les dessins, et en particulier sur la fig. 1, comprend un moteur pneumatique et un limiteur de couple réalisé selon les principes de l'invention. L'outil 10 se termine par un renvoi d'angle 12 d'où dépasse un carré d'entraînement 14 sur lequel s'adapte une douille ou un autre élément semblable. Le corps 16 de l'outil se prolonge vers l'arrière en une poignée 18 et porte une manette 20 servant à commander le fonctionnement du moteur pneumatique. L'air comprimé arrive par un raccord 22 formé à l'arrière de la poignée 18.

La fig. 2 représente l'agencement intérieur de l'outil 10 dont le corps 16 contient un moteur pneumatique 24 tournant sur des roulements à billes 26 et 28. Le moteur 24 est accouplé à un arbre creux 30 qui tourne dans des roulements à billes 26 et 32. L'extrémité de l'arbre 30 est reliée au carré d'entraînement 14 par des trains d'engrenages appropriés. La manette de commande 20 actionne un robinet d'air (non représenté) qui est logé dans la poignée 18. La poignée 18 contient également une soupape de coupure 34 dont le rôle sera décrit plus loin.

La soupape 34 comprend un obturateur mobile 36 fixé à l'extrémité d'une tige d'actionnement 38 qui traverse axialement le moteur pneumatique 34 et se prolonge dans l'arbre creux 30. L'obturateur 36 coopère avec un siège annulaire 40 formé autour du passage d'admission d'air dans le moteur 24. En position ouverte, l'obturateur 36 est relativement proche de son siège annulaire 40.

L'extrémité libre 42 de la tige d'actionnement 38 s'étend dans un alésage borgne 44 de l'arbre 30 et porte une pièce cylindrique de verrouillage 46. Un ressort 48 comprimé entre le fond de l'alésage 44 et la pièce 46 sollicite vers la droite (sur la fig. 2) l'ensemble mobile constitué de la pièce de verrouillage 46, de la tige d'actionnement 38 et de l'obturateur 36.

Une gorge annulaire 50 est formée dans la pièce de verrouillage 46 pour recevoir un élément de verrouillage 52, par exemple une bille d'acier. La bille 52 est logée dans un trou radial 54 de la paroi de l'arbre creux 30 et elle est normalement immobilisée en position de verrouillage par une masselotte excentrique 56. La masselotte 56 peut pivoter autour d'un axe 58 solidaire de l'arbre 30.

On voit clairement, sur la coupe de la fig. 4, que l'arbre 30 passe dans un trou central 60 de la masselotte 56. Le trou 60 est légèrement ovalisé pour permettre un pivotement limité de la masselotte 56 autour de l'axe 58. Un évidement 62 est formé à la périphérie du trou 60 pour recevoir la bille 52 lorsque la masselotte se déplace vers sa position de déverrouillage, comme décrit plus loin. Un autre évidement 64 formé dans la paroi du trou 60 reçoit un petit ressort de compression 66 qui maintient la masselotte 56 dans sa position de verrouillage de la fig. 4 tant que le couple résistant n'excède pas une valeur prédéterminée. La masselotte 56 est une plaque partiellement circulaire ayant un plat 68 formé de telle manière que le centre de gravité de la masselotte soit excentré vers la gauche de l'axe de l'arbre 30 sur la fig. 4.

En service, l'arbre 30 est animé d'une rotation relativement rapide et le balourd de la masselotte 56 induirait de fortes vibrations de l'outil s'il n'était compensé. L'équilibrage dynamique de l'ensemble rotatif est assuré par une seconde masselotte 70 de forme identique à celle de la masselotte 56, qui est calée autour de l'arbre 30 de façon que son centre de gravité soit disposé symétriquement par rapport à celui de la première masselotte 56.

En service normal, toutes les pièces de l'outil 10 occupent les positions illustrées sur les fig. 2 à 4, et de l'air comprimé est

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disponible au raccord 22. La soupape auxiliaire 34 est maintenue ouverte par le ressort 48 et, lorsque l'opérateur appuie sur la manette 20, l'air comprimé est admis dans le moteur pneumatique 24.

La rotation du moteur 24 est transmise au carré d'entraînement 14 par l'arbre 30 et le renvoi d'angle 12. L'outil 10 étant utilisé pour visser un écrou ou un autre élément de fixation, son carré 14 est soumis à un couple résistant qui est transmis à l'arbre 30 et au moteur 24. Sous l'effet du ralentissement de l'arbre 30, la masselotte 56 a tendance à pivoter dans le sens de la rotation autour de l'axe 58, et le logement 62 vient s'aligner avec la bille 52.

L'air comprimé fourni au moteur 24 tend à plaquer l'obturateur 36 contre son siège 40. Seul le dispositif de verrouillage s'oppose à ce mouvement et, lorsque la bille 52 peut s'échapper radialement dans l'évidement 62, la soupape se ferme et coupe l'alimentation en air du moteur.

Il est clair que le montage de la masselotte excentrée 56 la rend sensible au ralentissement de la rotation de l'arbre 30 et, lorsque la décélération atteint une certaine valeur, la masselotte 56 pivote autour de son axe 58 en entraînant la fermeture de la soupape 34 avant que le moteur pneumatique ne cale. En d'autres termes,

lorsque l'arbre 30 ralentit, le centre de gravité excentré de la masselotte 56 est soumis à une force d'inertie qui finit pas dépasser la force centrifuge retenant la masselotte en position de verrouillage.

Ce système permet de contrôler avec précision le couple limite exercé sur un élément de fixation, aussi bien pour un contact métal sur métal que pour un joint souple. Dans le cas d'un contact métal sur métal, l'outil a tendance à se bloquer presque instantanément, alors que le ralentissement est plus progressif lorsqu'un joint souple est interposé entre les surfaces de contact. Dans les deux cas, le limiteur de couple de l'invention permet d'éviter l'effet de recul désagréable, sinon dangereux, de l'outil en coupant l'alimentation en air comprimé avant le calage du moteur.

L'outil 10 ne peut être remis en marche tant que la pression de l'air est appliquée à la soupape 34. Il faut donc que l'opérateur relâche la manette 20 pour supprimer la pression qui maintient l'obturateur 36 contre son siège, après quoi le ressort 48 ramène l'ensemble mobile vers la droite (fig. 2) en décollant l'obturateur 36 de son siège 40. Lorsque la gorge 50 de la pièce de verrouillage 46 se trouve en face de la bille 52, cette dernière sort de l'évidement 62 de la masselotte 56 et le ressort 66 fait pivoter la masselotte vers sa position normale de la fig. 4. A ce moment, l'outil 10 peut être réutilisé.

Les fig. 6 à 8 illustrent une autre forme du détecteur de couple qui commande la soupape auxiliaire de l'outil 10. Pour le reste, le

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mécanisme de l'outil 10 est identique à celui de la fig. 2. Toutes les pièces non modifiées portent les mêmes références, et il va de soi que la tige 38 de la fig. 6 actionne une soupape 34 analogue à celle de la fig. 2.

Dans le mode de réalisation de la fig. 6, l'arbre de sortie 130 est modifié par rapport à celui de la fig. 2 et tourne dans des roulements à billes 26 et 32. Plus précisément, l'arbre 130 comporte des paires de pattes radiales 132 et 134 disposées symétriquement de part et d'autre de l'axe géométrique. Chaque paire de pattes porte un axe de pivotement 136 sur lequel est articulée une masselotte 140. Les masselottes 140 sont ainsi disposées symétriquement par rapport à l'axe géométrique de l'arbre 130.

Comme illustré sur les fig. 7 et 8, les masselottes 140 ont des formes polygonales et sont sollicitées vers leurs positions normales de la fig. 7 par des ressorts 142.

Les centres de gravité des masselottes 140 sont excentrés par rapport aux axes de pivotement 136. Des trous radiaux 144 sont percés symétriquement dans l'arbre 130 entre les pattes 132 et 134 pour recevoir des billes de verrouillage 146. Chacune des masselottes 140 comporte une surface plane 148 qui couvre normalement le trou radial associé 144 pour y retenir la bille 146. Dans cette position, la pièce de verrouillage 146 et la tige d'actionnement 38 de la soupape sont immobilisées axialement dans l'arbre 130.

En service normal, les différentes pièces du mécanisme sont dans les positions illustrées sur les fig. 6 et 7 pour verrouiller la soupape 34 en position ouverte, comme décrit en regard de la fig. 2. Dans ces conditions, il suffit d'appuyer sur la manette 20 pour admettre de l'air dans le moteur pneumatique 24 qui tourne et entraîne l'arbre de sortie 130. Le moteur 24 tourne ainsi jusqu'à ce que le couple résistant atteigne une certaine valeur provoquant un ralentissement de la rotation de l'arbre 130. Pour une décélération prédéterminée, les forces d'inertie agissant sur les masselottes 140 font pivoter ces dernières autour de leurs axes 136, comme illustré sur la fig. 8.

Dans cette position des masselottes 140, les surfaces 148 s'écartent des trous 144 et les billes 146 peuvent se déplacer radialement pour libérer la pièce de verrouillage 46 (fig. 6). La soupape 34 est alors refermée par l'air qui s'écoule vers le moteur. La rotation du moteur cesse avant qu'il ait atteint son couple de calage. Comme on l'a vu pour le mode de réalisation de la fig. 2, le limiteur de couple de l'invention permet d'obtenir un couple de serrage précis et d'éviter l'inconvénient du recul pour l'ôpérateur. Comme dans le cas de la fig. 2, le point de coupure du limiteur de couple correspond au moment où la force d'inertie qui s'exerce sur la masselotte 140 dépasse la force centrifuge créée par la rotation de l'outil.

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2 feuilles dessins

Claims (3)

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1. Outil à entraînement pneumatique comprenant un moteur pneumatique entraînant un arbre de sortie, une entrée d'air, une soupape de coupure placée dans le passage d'alimentation d'air entre l'entrée et le moteur et comprenant un siège de soupape entourant le passage d'alimentation d'air, un obturateur de soupape placée dans le passage d'alimentation d'air et déplaçable entre une position engagée dans le siège et une position non engagée dans le siège pour respectivement fermer et ouvrir la soupape, et une tige de commande de la soupape dont la première extrémité est liée à l'obturateur de soupape et dont la seconde extrémité s'étend en partie à travers l'arbre de sortie, et des moyens de commande montés sur l'arbre de sortie, tournant avec lui et comprenant un dispositif de verrouillage qui peut être mis en prise avec la seconde extrémité de la tige de commande pour maintenir l'obturateur de soupape éloigné du siège, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent des moyens sensibles à la décélération (56) déplaçables par rapport à l'arbre (30) pour libérer le dispositif de verrouillage (50, 52) afin de permettre à l'obturateur de soupape (36) de s'engager dans le siège (40) pour fermer la soupape de coupure (34) et arrêter l'outil par suite du ralentissement du moteur (24), dû au couple plus important imposé à l'arbre de sortie.

2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens sensibles à la décélération (56) comprennent une première masse-lotte (56) dont le centre de gravité est excentré par rapport à l'axe de l'arbre de sortie (30).

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REVENDICATIONS

3. Outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent aussi une seconde masselotte (70) dont le centre de gravité est excentré du côté opposé à la première masselotte (56) de façon à l'équilibrer.