Brevet FR2091840A1 — publié le 19720121

L'invention est relative à l'obtention par un procédé continu d'un enro@lement hélicoïdal, autour d'un axe géométrique, d'un profilé ou d'une bande métallique, en imposant au métal une défor- mation permanente. Jans le procédé ser:i-continu le plus ancien connu, 11 usinage est fait au moyen d'un mandrin animé d'un mouvement de translation en direction de son axe et d'un mouvement de rotation autour de son axe ; l'ouvrage est solidarisé par une clef avec le mandrin, qui lui communique son mouventent de translation et de rotation, tandis que des galets enrouleurs, ressués énergiquement @t sur l'ou- vrage dans la direction de l'se du mandrin, sont eux-mmes entrainos en rotation par l'ouvrage lui-même. Quand le mandrin, qui a nécessairement une lon ueur limitée, est arrivé au bout de sa course, il faut arrêter la machine, déserrer la clef, ramener le mandrin en arrière dans sa position de départ, mettre en place la clef, et la serrer à nouveau. Pans les moilleures con-itions possi- bles, les tennis morts atteignent 50 ,. On a cherché à éviter ces temps morts par des procédés réallement continus, dans lesquels le ruban metallique, ayant ou non subi un premier formage qui lui donne son profil transverse passe par un premier moule qui le cistre dans un plan parallèle à la direction de mouvements ; le ruban passe alors sous les galets enrouleurs qui lui imposent un second cintrage dans un plan faisant, avec le plan per--endieulaire à la direction de mouvement, un angle égal à l'angle que font avec ce dernier plan les tangentes aux spires de l'hélicoïde final. Le mandrin nta pas de mouvement de translation. L'incon énient de ces procédés, est que le mouvement d'avance doit etre imposé à l'ouvrage avant son entre dans le premier moule, et il est difficile de réaliser et surtout de maintenir on permanonce le réglage pour obtenir le synchronisme indispansable entre les vitesses d'avancement en direction axiale aux différents points du trajet d'usinage, vitesses qui peuvent varier avec les défauts d'homogénéité du ruban initial et le synchronisme indispensable de ces vitesses avec la vitesse périphéri@ue du mandrin. La demanderesse a reconnu qutil était possible de déformer à froid, sans cintrage préalable et d'un mouvement continu, une Ban métallique, au moyen d'un train de galets répartis, hélicol dalemetit, autour de l'axe de l'hélice à obtenir pour le produit usiné, la périphérie de chaque galet étant étudiée pour recevoir la bande dals l'état où elle se trouve avant son passage sous ce galet, l'avance de l'ouvrage étant obtenue en lui imposant un mouvement d'éjection au moyen d'au moins l'un des galets, mais de préférence, de deux galets soumis à un mouvement de rotation qui leur es transmis mécaniquement. naturellement, le procédé ne s'applique qu'avec des profilés et des bandes présentant une limite relativement élevée pour les efforts élastiques, par exemple 30 à 50 kgs pour les aciers ordinaires, pouvant aller jusqu'à 60 kgs pour les aciers inoxydables. Dans ces conditions, l'ouvrage pressente assez de corps pour que l'on puisse se passer de mandrin pendant le travail continu. Pour la mise an route, on pourrait engager une bande ou un profilé dont une certaine longueur aurait été préalablement brisée ou cintrée ; mais on perd ainsi un. grande partie des avantages du procédé. On peut aussi toutes les fois où cela est possible, engager la bande manuellement dans le train de galets, mais il y a là un temps mort indésirable et une manoeuvre pénible et éven- tuellement dangereuse. Selon un complément de l'invention, on réalise une cintreuse par la combinaison d'au moins deux galets de train avec un rouleau cintreur, que l'on peut effacer par translation dès que l'extrémi- té de la bande a dépassé le galet distal du train. Le croquage aura lieu par les moyens classiques. Le plus simple sera d'utiliser un mandrin, coaxial avec l'hé- licoïde à obtenir, et qui sera le plus souvent légèrement conique, le diamètre interne du train de galets n'étantpas nécessairement constant, selon la nature du métal de ltouvrage. Le rouleau cintreur s'il est cylindrique peut présenter une fente radiale pour permettre d'en engamer l'extrémité de la bande ou du profilé, que l'on aura préalabloront brisée à angle droit. Dans le cas, pendant l'amorçage, le rouleau sera animé d'un mouvement de translation dans le sens de l'avance. L'effacement du rouleau aprèsamorçage pourra titre réalisé manuellement ou automatiquement. L'avantag & d'utiliser un rouleau cintreur coaxial avec l'hélicoide final est de permettre d'utiliser la machine pour des travaux autres que l'obtention d'hélicoides à section droite circulaire et constante. Il sera en effet toujours possible d'utiliser la machine avec un véritable mandrin, c'est-à-dire coop@rant avec les galets pour assurer la d for @ation. il en sera ainsi quand on désirera obtenir des sections elliptiques, ovoïdes ou polygonales. Pour de tels usinages, il faudra adjoindre aux galets du train un dispositif à came, laquelle came imposera aux valets un déplacement radial calcul; permettant de travailler à pression cor.s- tante, ou croissante, ou suivant une loi quelconque prédéterminée, sur la périph@rie en cours de déformation. @ est à remarquer que le train hélicoïdal de galets pourrait être obtenu en multipliant d'abord le nombre des galets, puis à la limite, être remplacé par un écrou. lais l'usinage d'un tel outil serait très onéreux. Cette remarque a cependant l'intêret de mettre bien el lumière que le cintrage selon l'invention peut dtre considérée connue obtenu par un outil unique, ou plus exacte meut par un outillage agissant sur une seule face de la bande, et non par un outillage comportant des outils agissant simultanément ou successivement sur deu faces de la bande. On donnera ci-après des exemples de mise e@ oeuvre de l'idée inventive sans que la demanderesse entende toutefois limiter la portée générique de son invention aux ou par les particularités spécifiques aux exemples choisis pour l'illustration. Dans les dessins joints - ure 1 représente schématiquement et vue en élévation latérale un dispositif selon l'invention, fonctionnant on marche continue, sans mandrin, juste au moment où, la mise en route ayant été faite, le dispositif momentané d'appui va être retiré. - figure 2 représente le même dispositif au même instant, vu de bout. - figure 3 représente une variante du procédé de mise en route le mandrin étant vu de bout. - figure 4 représente schématiquement, en en coupe perpendiculaire a l'axe de rotation, un autre mode d'uvilisation de la machine, pour l'obtention d'un hélicoïde à section. La machine selon les figures 1 et 2 comporte un dispositif d'appui momoiitaiié sous forme d'un mandrin cylindrioue 1 de mise en route pouvant se déplacer en translation dards un bati 2 et pouvant tourner dans ce même bati. Les commandes des deux mouvements n'ont pas été représentées, du fait qu'il n'y a là qu'un problème de mécanique courante. On indiquera cependant qu'il est préférable qu'elles soient indépendantes, la commande en translation étant de préférence une eomnan- de pas à pas ce qui perrlet au conducteur de la machine d'obtenir un amorçage correct et précis. La machine représentée comporte trois galets 2, 4 et 5, ce qui parait le chiffre minimum pour opérer correctement, quoique l'on puisse, dans certains cas faciles, se contenter de deux galets. Ces trois galets sont répartis à 1200 l'un de l'autre. Leur espacement en direction axiale dépend du résultat recherché. Les figures représentent les spires très espacées pour la clarté du dessin, mais on opérera généralement pour obtenir des spires jointives, et mdme accrochées l'une à l'autre, ce qui est déjà connu et industriellement réalisé pour les méthodes qui utilisent des galets simplement enrouleurs. Ce qui distingue les galets selon l'inveltion, c'est que non seulement ils sont enrouleurs mais encore cintreurs et éjecteurs, entendant par ce dernier terme, qutils assurent l'avance de l'ou- vraie et l'éjection de l'ouvrage fini. En plus, dans certains cas, ils imposent un profil trallsvsrse au ruban métallique qui leur est fourni, en modifiant le profil initial. Ces trois galets ne performent pas tous nécessairement les trois fonctions principales ci-dessus indiq-lSes. L'un au moins des galets est nécessairement soumis à une rotation autour de son axe qui lui est transmise mécaniquenent. Par exzmple, sur les figures, on supposera que seulement les deux galets 3 et 5, ont 1nl rotation qui l-ur est imposée, le galet 4 an contraire tours nit linre- ment autour de son axe. Les axes des trois galets ne sont néces- sacrement ni parallèles entre eux ni parallèles à l'axe d'enrou- lement EX ni dans un plan axial.Ces axes sont réglables indivi- duellement, et leur réglage ne peut se déterminer qu'exérimenta- leent, selon les propriétés physiques du métal de l'ouvrage et les dimensions de la section droite du ruban alimenté. De la position relative de l'axe par rapport à une direction parallèle à l'axe de l'hélicoïde dépend l'action du galet qui outre le brisage des fibres du metal, doit produire une courbure que l'on peut considérer comme la résultante d'une courbure dans un plan axial et d'une courbure dans un plan, sinon perpendiculaire à l'axe tout au moins dans un plan faisant avec le plan perpen diculaire à l'angle d'enroulement des spires. Les galets doivent de plus pouvoir se déplacer dans la direction parallèle à l'axe de lthélicolde par un moyen quelconque LO réglage manuel, pour permettre de faire varier le pas de l'aélicolde. Le profil de la périphérie des galets doit etre prévu de manière à ce qu'il reçoive, tout au moins pour les galets 4 et r, le ruban qui arrive dans une direction non perpendiculaire à l'axe de rotation et de manière à ce qu'il éjecte le ruban dans une direction non perlxendiculaire à cet axe, l'angle d'éjection n'étant pas en général le meme que l'angle de réception. Les trois galets sont soumis à une pression de direction radiale, ou à peu près radiale, par rapport à l'axe d'en roulement. Les dispositifs qui permettent de régler à volonté la position relative des axes des galets ou rouleaux par rapport à un axe de référence et les dispositifs pour presser les galets ou rouleaux en direction de cet axe, sont bien connus pour titre utilisés d'une manière courante dans l'industrie des machines à cintrer,des machines à imprimer, des calandres de papeterie, etc... et de ce fait, n'ont pas besoin dletre décrits plus avant. Enfin, le mandrin présente sur sa face distale, vue en figures 2 et 3, une fente 6 qui peut Qtre passante comme représenté, ou ayant une profondeur suffisante pour recevoir ltextrémité 2 du ruban ou bande alimentée 8. La dimension de cette fente vue en figure 1, doit correspondre à peu près à la largeur du ruban ou bande 8. L'extrémité 2 est coudée à peu près à angle droit, ce coudage peut avoir été réalisé par avance par brisage à la main ou à la machine, ou plus simplement encore en utilisant à cet effet le galet 2, ce qui exige une certaine habileté du conducteur, qui peut s'aider au besoin d'une pièce de bois comme il est connu dans certaines méthodes de cintrage. trace au coude de l'extrémité 2, le ruban sera tiré en direction de l'avance, aussi bien en rotation qu'en direction axiale. En ce qui concerne la distance des axes de rotation des galets par rapport à l'axe d'enroulement, elle variera selon que l'on confiera le brisage des fibres au seul premier galet, ou que l'on répartira le bridage entre pltasieurs galets et compte tenu de l'élasticité résiduaire qui peut faire légèrement varier le diamètre de l'ouvrage tores son passage sous le dernier galet. Le fonctionnement -st le suivant Le condicteur, après avoir amené le mandrin a saillir légèrement h rs du bati, introduit l'extrémité du ruban par sa partie coudée dans la rainure 6, puis met en route la rotation du mandrin à une vitesse assez lente, pour lui permettre de guider, grâce à la commande pas à pas, l'extrémité du mandrin, pour quille passe successivement et exactement so s les trois galets.Dès que 11 extrémité atteindra ou dépassera une position voisine de celle représentée en figures 1 et 2, c'est-à-dire après une rotation de 3600 à partir du passage sous le galet 3, le conducteur provoquera l'effacement du mandrin dans le bati, et mettra la vitesse de rotation à l'allure normale de fabrication, qui est une allure assez rapide. On a indiqué en figure 3 une variante du procédé de mise en route qui ne modifie le procédé de fabrication proprement dit. Le dispositif d'appui est un rouleau 10 susceptible entre déplacé en translation selon l'axe Y. il est représenté en position haute. 1 > our l'amorçage, on l'amènera dans une position basse (non représentée) qui permettra l'engagement facile de l'extrémité du ruban dans la fente 6, le rouleau ayant son extrémité au niveau du galet 2. Le rouleau sera remonté en position haute jusqu'à pincement du coude entre le galet 3, et le rouleau. Ce dernier étant mis alors en rotation, le conducteur, comme dans l'exemple précédent, guidera ltextrémité du rouleau pour l'amener successivement sous les galets 5 et 4. Le diamètre du rouleau étant plus petit que celui du mandrin du précédent exemple, il faudra avoir soin d'avoir une longueur de l'extrémité 2, engagée dans la fente 6, assez longue pour que ne puisse se dégager radialenent de la fente dans le troisième quadrant 12. L'effacement du rouleau sera commandée quand la fente sera à quelqu. distance du contact avec les galets, ce qui libèrera cette extrémité. Du fait de l'élasticité résiduaire, le ruban se détendra et viendra porter sur le galet 4. Dans la plupart des cas, elle reviendra se réengager d'elle même sous le galet 2. Au besoin, elle peut titre aidée par un guide, de position réglable, non représenté. Dans la figure 4, on a représenté très schématiquement le dispositif pour obtenir un hélicoïde à section droite polygonale, par exemple carre. Le dispositif rétractable d' appui momentané 20 est donc lui-même de section carrée et tourne dans le sens indiqué par le flèche.On retrouve les trois galets 22, 24, 25, les deux premiers étant soumis à un mouvement @t de rotation qui leur es est transmis. Ils sont également soumis à l'action d'un ressort 26 qui les a: > plique énergiquement colltre 1' ouvrage, contenu dans une boite à ressort 27 fixe dans l'espace. mais ceressort lui-même est soumis à l'action d'un bouton poussoir 28 soumis à l'action d'une came tournante, par loquel on peut donc controler la pression exercée par le galet sur l'ouvrage.On étermino la loi de pression à l'aide de trois cames annulaires tournant en sens inverse, do on voit l'une 28, qui contrôle les mouvements du galet 23. Le profil de la came est calculé pour que la pression exercée sur l'ouvrage reste constante ou suive une autre loi prédéterminée par exemple croisse régulièrement à mesure qu'une face de prisme défile sous un galet, ce qui correspond au profil de came représenté. Le fonctionnement reste le même que dans le précédent exemple, ainsi que l'amorçage. On a supposé dans ces exemple que le mandrin d'appui momentané était animé d'un mouvement propre de rotation, les vitesses périphéri@ues du mandrin et des galets étant naturellement synchronisées. C'est là la solution préférable, car dans ce cas, les efforts transmis par les galets ne s'appliquent qu'à l'éjection. Mais il n'est pas exclu que ce soient les galets qui entraînent le mandrin par l'intermédiaire de l'ouvrage. On peut naturellement appliquer aux machines décri-tes tous les perfectionnements @ t variantes connues dans les industries où l'on rencontre la coopération de rouleaux et galets, de rou baux entre eux ou galets entre eux. Il en est de meme en ce qui concerne le profil des galets dans mi plan axial, qui peut varier avec les opérations de formage que l'on peut faire simultanément avec le cintrage. L'invention est indépendante des traitements mécaniques ou thermiques que le raban peut avoir subi avant 1' alimentation dans la macine, ou des traitements mécaniques qu thermiques que l'ouvrage peut subir sa sortie de machine. @lle est indépendante du procédé choisi entre ceux bien connus qui permettent l'accrochge des spires entre elles, avec éventuellement l'incorporation entre les spires de joints d'étant chéité, ce qui est connu. enfin, l'invention n1 exclut pas la possibilité d'utiliser deux jeux de galets traitant deux forures différentes de sbires venant s'intercaler les unes par rapport aux autres. REVEND T C ATIONS 1 Dispositif pour l'obte;itîon d'enroulements hélicoïdaux à partir d'un ruban ou bande métallique, caractérisé en ce que le cintrage est réalisé on une seule opération par un train de galets répartis sur la périphérie d'un cylindre imaginaire, coaxial avec lrhélicoïde à obtenir, ces galets assurant l'enroulement et l'un de ces galets au moins etant soumis à un mouvement de rotation qui lui est transmis mécaniquement. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé on ce qu'un dispositif momentané d'appui, de prférence rétractable, est prévu à l'intérieur du train de galets. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif d'appui est un mandrin coaxial avec l'hélicoi- de à obtenir, éventuellement commandé en translation longitudinale et en rotation. 4.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'appui est un rouleau dont l'axe est parallèle à l'axe de l'hélicoide à obtenir et éventuellement commandé en rotation et/ou translation longitudinale et/ou translation transversale.