Brevet FR2081839A1 — publié le 19711210

-1 2081839 La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un palier, notamment pour l'horlogerie et la petite mécanique, dont le corps est en matière thermoplastique moulée in situ dans le support de palier. I Ce procédé est caractérisé par le fait qu'on place le support de palier sur l'extrémité d'un poinçon •t mobile, de manière que ledit poinçon pénètre partiellement dans le logement intérieur dudit support, place un lopin de matière thermoplastique sur le support, chauffe ledit lopin et le support jusqu'à la température à laquelle se produit le ramollissement de la matière thermoplastique, déplace ledit poinçon avec le support et le lopin en direction d'un second poinçon, coaxial au premier, contre lequel vient buter le lopin qui est alors écrasé entre lesdits poinçons, à l'intérieur du support, le déplacement du premier poinçon amenant le support et le lopin de matière plastique à quitter la zone de chauffage juste avant que se produise le façonnage, la matière plastique se refroidissant instantanément àu cours de cette dernière opération par conduction avec le second poinçon. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Cette installation est caractérisée par le fait qu'elle comprend un poinçon mobile destiné à recevoir un support de palier posé sur son extrémité, des moyens de chauffage agissant sur ledit support lorsqu.'il est en 09232 ' 2081839 ♦ place sur 1'extrémité du poinçon et suï un lopin de matière plastique posé sur lui, et un second poinçon situé en regard du premier, coaxialement à celui-ci, en dehors de la zone d'action desdits moyens de chauffage, le tout 5 de manière qu'après 'avoir chauffé le support et le lopin de matière plastique, on les amène, par déplacement du premier poinçon, à quitter la zone d'action des moyens de chauffage, puis à coopérer•avec le deuxième poinçon de telle sorte que la matière plastique soit écrasée entre les -10 deux poinçons, à l'intérieur du support dans lequel elle est ainsi moulée. Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention( La fig. 1 est une coupe axiale d'une installation 15 servant à la fabrication de paliers pour pièces d'horlogerie, » et La fig..2 est une coupe analogue d'un détail, à plus grande échelle, représenté dans une autre position de fonctionnement de l'installation. L'installation, représentée schématiquement, com-20 prend un bâti 1 dont la base est percée d'un alésage central circulaire 2 dans lequel coulisse un porte-poinçon 3. Un poinçon pointu h est fixé à l'extrémité supérieure du porte-poinçon 3 dont les déplacements, dans le sens de la flèche 5, sont produits par un levier de commande 6 logé dans un dégagement 25 radial 7 que présente le bâti 1, et qui est articulé en 6a dans 09232 3 2081839 ce dégagement. La partie supérieure du bâti 1 présente une creusure formant uiie chambre 8 dans laquelle est logé un corps de chauffe annulaire 9, fixe, dont la zone d'action est située sensiblement au niveau de l'extrémité du poinçon k lorsque ce dernier occupe sa position limite inférieure, telle .que représentée à la fig. 1. Le bâti 1 porte un second poinçon, fixe, désigné par 10, situé en regard du poinçon 4, coaxialement à ce dernier.- Cette installation fonctionne de la façon suivante : On place un support de palier annulaire 11 sur l'extrémité du poinçon 4, lorsque ce dernier occupe sa position inférieure (fig. l), ce support de palier étant légèrement engagé dans l'alésage du support 3 dans lequel est logé le poinçon 4. On place ensuite un lopin de matière thermoplastique 12, de préférence autolubrifiante, sur le support de palier 11 et on chauffe ces deux éléments —support de palier et lopin de matière plastique-- à l'aide du corps,de'chauffe annulaire ou four 9» La température à laquelle s'exécute ce chaufl'âge devra correspondre à une trentaine, ou une quarantaine do degrés de* moins que la température de fusion de la matière 72 09232 4 2081839 plastique utilisée.'Il conviendra de régler le corps de chauffe de telle manière que la température désirée de la matière plastique, à laquelle cette dernière est simplement ramollie, ne soit pas dépassée même si l'installation demeu-5 re dans laposition de la fig. 1 plus longtemps que cela n'est nécessaire. De ce fait, la durée du chauffage n'est pas critique et il n'est pas indispensable de travailler à une cadence impérativement déterminée. Il est à remarquer que, à ce moment, et sous •jq l'effet d'une forte tension superficielle, le lopin de matière plastique ne coule pas mais prend la forme d'une petite sphère très brillante qui reste dans cet état aussi longtemps que la température de chauffage est constante. Cette transformation est visible et indique à l'observateur qu'il peut 15 actionner le levier de commande 6, ce qui soulève le support 3, le poinçon k, le support de palier 11 et le lopin 12 et les déplace en diréction du poinçon 10. Au cours de ce déplacement, le support 11 et le .lopin 12 quittent la zone active du four 9, lequel fonctionne 20 par rayonnement, de sorte que le chauffage est automatiquement interrompu, et cela sans effet d'inertie, à l'instant même où .il doit cesser, c'est-à-dire au moment où débute l'opération de moulage ou façonnage de la matière plastique. Peu avant la fin de la course du support 3, le 25 lopin 12 entre en contact avec la face frontale du poinçon fixe 10 et est écrasé entre les deux poinçons, se façonnant à l'intérieur du support 11. Ô 9 2 3 2 5 2081839 Au cours de cette opération de façonnage, qui ne dure qu'une fraction de seconde, la matière plastique se refroidit instantanément, par conduction avec le poinçon 10; la matière de ce dernier pourra, le cas échéant, être choisie 5 en l'onction de son coefficient de conduction thermique. La vitesse de refroidissement du lopin de matière plastique au cours de son façonnage et la pression à laquelle s'effectue cette opération sont critiques pour que se forme, à la surface du .corps de palier 12 ainsi réalisé, et particu-10 lièrement à la surface du trou central de ce corps ménagé par la pointe du"poinçon 4, un film plus dur que le reste de la matière. , Cette pellicule ou film est produit par la sorte de "peau" qui se forme en surface du lopin de matière plas-15 tique, par tension superficielle, lorsque ce lopin se ramollit pour constituer la boule brillante mentionnée ci-dessus. Le "sac" ainsi réalisé est déformé par le poinçon 10, sa "peau" n'étant rompue par une arête annulaire 13 que présente la face antérieure du poinçon 10 qu'au moment où cette arête 20 entre en contact avec une entrée tronconique 14 du logement intérieur du support de palier 11. Toutefois,- à ce moment déjà, le refroidissement a provoqué une sorte de trempe de .ladite "peau", réalisant '/ ainsi la pellicule superficielle dure mentionnée ci-dessus. 71 09232 6 2081839 grâce à laquelle le corps de palier 12 peut fonctionner comme amortisseur de chocs* En effet, la masse de la matière qui le constitue n'est pas assez dure pour l'empêcher de se déformer 5 élastiquement sous l'effet des pressions latérales exercées sur elle par l'arbre du palier, lors des chocs, la pellicule ou film de surface étant néanmoins suffisamment dur pour éviter que l'arbre du palier ne produise des enfoncements # des parois du trou lors de ces chocs. 10 II est à remarquer que le résidu annulaire 12' (fig. 2) dé matière plastique qui se forme au cours du façonnage, et qui est découpé du reste du lopin 12 par l'arête annulaire 13 du poinçon 10, reste autour de ce dernier lorsque le poinçon k se retire, d'où il peut être éliminé aisé-15 ment, par exemple par un coup de brosse* La mise en oeuvre du présent procédé peut poser des problèmes dus principalement au fait que les températures de fusion ou de préfusion des matières thermoplas— tiques varient d'une matière à l'autre, et au fait que 20 ces températures doivent être tenues, au cours du cycle opérationnel, de façon très précise. XI s 'est révélé, en particulier, que le refroidissement devait s'effectuer dans des conditions tout à fait précises, variant d'une matière à l'autre, à défaut 25 de quoi la cristallisation de la matière s'effectue de 71 09232 7 2081839 façon incomplète, ce qui conduit à un produit fini de qualité insuffisante ou instable, c'est-à-dire dont les propriétés physiques évoluent avec.le temps. Une variante de la présente invention permet de 5 remédier à ces inconvénients : Dans cette variante, afin d'éviter que le refroi- " f dissement s'effectue à une température inadéquate, on muqit le poinçon supérieur de l'installation décrite et représentée : ci-dessus d'un moyen de chauffage per- 10 mettant de le maintenir à une température constante,au cours du cycle opérationnel, telle que le rapport entre la température du poinçon inférieur et du support de palier posé sur lui d'une part et celle du poinçon supérieur d'autre part soit optimum, compte tenu de la matière 15 employée. ' ' Le chauffage du poinçon supérieur pourra s'effoctucr soit à l'aide d'un corps de chauffe électrique indépendant, de préférence de forme annulaire, entourant ledit poinçon, le réglage de la température dô ce dernier s'effectuant soit 20 on modifiant l'intensité du courant,soit en déplaçant ce corps de chauffe axialement le long du poinçon,soit encore on modifiant son diamètre, c'est-à-diro la distance qui le kop/iro dudit poinçon. Il est à remarquer que dos mêmes moyens peuvent être mis en oeuvre pour le réglage de la température du poin-25 çon inférieur, ce qui permet un réglage très fin du rapport des températures. 71 05232 8 2081839 On pourra également munir le corps de chauffe du poinçon inférieur d'une pièce tubulaire métallique le prolongeant vers le haut et s'étendant jusqu'au droit du poinçon supérieur dont elle assurera le chauffage. La forme et la 5 masse de cette pièce seront adaptées au rapport des températures désirées. A titre d'exemple d'un tel rapport, il est précisé que, dans'le cas où la matière thermoplastique utilisée est du téréphtalate de polyéthylène, la température du poinçon in-10 fériéur, du support de palier et du lopin de matière plastique, pourra varier de 240° à 280°C, la valeur optimum étant de 260°C, alors que la température du poinçon supérieur variera de 130° à 150°C, la valeur optimum s * établissant à l40°C. Dans le cas d'acé taies, la tempéra turc; do la 15 partie inférieure variera de 150° à 180°C, avec valeur optimum à l60°C,alors que la température de la partiu supérieure sera de l'ordre de 40° à 60°C, avec valeur optimum à 50°C. Il est ainsi possible d'effectuer des réglages très 20 fins du rapport des températures ce qui, pour la réalisation de micro-paliers dont le volume de la matière plasti-que est de l'ordre de quelques dixièmes de mm , revêt une importance capitale. 0AD ORtQINAJ, i 71 09232 9 2081839 REVENDICA T I 0 N S * 1. Procédé de fabrication d'un palier, notamment pour l'horlogerie et la petite mécanique, dont le corps est en matière thermoplastique moulée in situ dans le support de palier, caractérisé par le fait qu'on place 5 le support de palier sur l'extrémité d'un poinçon mobile, de manière que ledit poinçon pénètre partiellement dans le logement intérieur dudit support, place un lopin de matière thermoplastique sur le support, chauffe ledit lopin et le support jusqu'à la température à laquelle se 10 produit le ramollissement de la matière thermoplastique, déplace ledit poinçon avec le support et le lopin en direction d'un second poinçon, coaxial au premier, contre lequel vient buter le lopin iqul est alors écrasé entre lesdits poinçons, à l'intérieur du support', le déplace-15 ment du premier poinçon amenant le support et le lopin de matière plastique à quitter la zone de chauffage juste avant que se produise le façonnage, la matière plastique se refroidissant instantanément au cours de cette der- . nière opération par conduction avec le second poinçon* 20 2. Procédé suivant la revendication 1, carac térisé par le fait qu'on chauffe également le second poinçon, de manière à permettre une adaptation du rapport des températures entre le support de palier et le poinçon mobile d'une part et le second poinçon d'autre part, en fonc-25 tion de la matière thermoplastique employée pour le moulage. 71 09232 10 2081839 3. Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on fait en sorte que la température du second poinçon se maintienne sensiblement constante au cours du cycle opérationnel. ) 5 k. Installation pour la mise en oeuvre du pro-. cédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'elle comprend un poinçon mobile destiné à recevoir un support de palier posé sur son extrémité, des moyens de chauffage agissant sur ledit support lorsqu'il est en pla-. 10 ce sur l'extrémité du poinçon et sur un lopin de matière plastique posé sur lui, et un second poinçon situé en regard du premier, coaxialement à celui-ci, en dehors de la zone d'action desdits moyens de chauffage, le tout de manière -qu1 après avoir chauffé le support et le lopin de ma-15 tière plastique, on les amène, par déplacement du premier poinçon, à quitter la zone d'action des moyens de chauffage, puis à coopérer avec le deuxième poinçon de telle sorte que la matière plastique soit écrasée entre les deux poinçons, à l'intérieur du support dans lequel elle est 20 ainsi moulée. 5. Installation suivant la revendication k. caractérisée par le fait que lesdits moyens de chauffage agissent par rayonnement. 25 6. Installation suivant les revendications k et 5»•caractérisée par le fait que lesdits moyens de chauf 71 09232 11 2081839 fage sont constitués par un corps de chauffe annulaire au centre duquel se trouve l'extrémité du premier poinçon lorsque ce dernier occupe l'une des positions extrêmes de sa course. 5 7« Installation suivant la revendication k, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens permettant de chauffer le deuxième poinçon. 8. Installation suivant les revendications k et 7» caractérisée par le fait que lesdits moyens de chauf-10 fage du second poinçon sont agencés de façon que la température de celui-ci se maintienne sensiblement constante au cours du cycle opérationnel de l'installation. 9. Installation suivant les revendications k et 7» caractérisée par le fait que lesdits moyens de chauf-15 fage du second poinçon sont constitués par un corps de chauffe électrique* 10. Installation suivant les revendications 4, 7 et 9» caractérisée par le fait que ledit corps de chauffe est mobile axialement le long du second poinçon 20 de manière que son action soit réglable. 11. Installation suivant les revendications 4, 7 et 9i caractérisée par le fait que ledit corps de chauffe est extensible de manière que son action soit réglable par modification de la distance le séparant du second poinçon.