Brevet FR2129818A1 — publié le 19721103

La présente invention concerne un perfectionnement aux procédés d'enroulement de ressorts à partir de fils métalliques, ainsi que les dispositifs pour la mise en oeuvre de ces procédés, et peut être utilisée pour la fabrication de ressort, surtout à grande courbure, et à différentes configurations, à partir de fils à section constante ou variable, par exemple de ressorts cylindriques, coniques ou en forme de tonneau. En mettant en oeuvre e procédé, on peut obtenir de fessorts hélicoidaux avec une courbure de C G#4, #, où C est le rapport entre le diamètre moyen du ressort et le diamètre du fil utilisé pour réaliser le ressort. Ces ressorts sont largement utilisés dans le domaine de la construction des appareils, des instruments médicaux et dans l'industrie radio- électronique. On connaît déjà un procédé de fabrication de ressorts hélicoidaux à grande courbure des spires,consistant à enrouler le fil métallique sur un mandrin constitué, par exemple,par une matière plastique élastique. Une fois l'enroulement terminé, on élimine le mandrin en le dissolvant. L'inconvénient d'un tel procédé réside dans le fait que les possibilités de fabrication de ressorts de forme sont relativement limitées, aussi bien par suite de la fabrication compliquée du mandrin de forme en matière élastique, que par suite des variations du diamètre extérieur du mandrin, dues au coefficient d'allongement linéaire considérable de la matière élastique. En outre, il faut prendre en considération le fait que ce procédé permet d'utiliser le mandrin seulement une fois, ce qui rend la fabrication des ressorts relativement coûteuse. On connaît également un autre procédé de fabrication de ressorts de faibles diamètres (jusqu a quelques millimètres), au cours duquel l'enroulement du fil s'effectue sur un madrin métallique dont le diamètre est sensiblement inférieur à celui du fil enroulé. Pendant la mise en oeuvre de ce procédé, le mandrin , sous l'action des forces de compression. élastiques engendrées pendant l'enroulement du ressort, est expulsé du ressort. L'inconvénient d'un tel procédé réside dans le fait que l'extraetion~du mandrin se trouvant dans un ressort à diamètre variable ou d'un ressort à forte courbure ( faible valeur de C) est difficile et peut entraîner la déformation aussi bien du ressort que du mandrin. Pour la mise en oeuvre de ces procédés on fait appel à un dispositif comportant un mécanisme de serrage et de rotation du mandrin, un mécanisme du type à navette pour le déplacement du fil métallique, une tête d'enroulement constituée par une douille comportant une encoche radiale pour le passage du fil à l'intérieur de la douille et disposée coaxialement au mandrin, ladite douille maintenant les spires du ressort sur le mandrin tout en guidant le fil sur celui-ci pendant 1' enroulement. Cependant, un dispositif de ce type limite les possibilités d'enroulement des ressorts de forme, surtout ceux qui sont constitués d'un fil à section variable, étant donné que le diamètre intérieur de l'alésage de la douille et la largeur de l'encoche sont constants. En même temps, l'utilisation d'une douille de diamètre variable est considérée comme pratiquement impossible. lie but de la présente inventionestd'assurer la possibilité d'enroulement de ressorts de toutes configurations, à partir de fils métalliques de section quelconque, ainsi que de simplifier la technologie de fabrication des ressorts, ainsi que de renforcer la surface des ressorts directement au cours de leur enroulement. Pour atteindre ces objectifs, on s'est proposé de mettre au point un procédé de fabrication de ressorts, au cours duquel l'enroulement du ressort s'opère sur toute sa longeur sans utilisation d'un mandrin, ainsi que d'élaborer un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Cet objectif est atteint du fait que dans ledit procédé d'enroulement de ressorts hélicoïdaux selon l'invention chaque spire du ressort est formée par courbure de portions successives du fil métallique suivant des segments de circonférence, lesdits segments étant formés par compression desdites portions successives, avec recouvrement sur le support, grâce à la rotation et translation relatives du fil et du support l'un par rapport à l'autre. Lors de la mise en oeuvre d'un tel procédé d'enroulement, chacune des portions de la spire du ressort peut être enlevée dudit support, et de cette façon on exclut l'utilisation d'un mandrin qui limiterait les possibilités de fabrication des ressort de forme. Il est préférabie, pendant la translation du support et du fil l'un par rapport à l'autre, de comprimer le fil en le soumettant à des chocs appliqués en un même endroit du support pour former lesdits segments. lie procédé proposé peut être mis en oeuvre à l'aide d'un dispositif comportan#, selon l'invention, un support et un mécanisme percuteur comportant une panne animée dtun mouvement rectiligne alternatif par rapport au support, et percutant périodiquement le fil amené dans l1#ntervalIe entre le support et la panne, pour former, par suite des chocs répétés appliqués par la panne sur le fil, les segments de la spire du ressort. Afin que les chocs soient appliqués sur le fil en un même endroit du support, le support et le mécanisme percuteur sont reliés entre eux en vue de leur mouvement commun. lie mécanisme percuteur peut être alors exécuté sous forme d'un levier à deux bras, dont l'un coopère avec un reproducteur dont le profil détermine la fréquence et l'amplitude des oscillations de l'autre bras sur lequel est fixée la panne du mécanisme percuteur, animée d'un mouvement rectiligne alternatif par rapport au support. Pour la régulation de la distance entre le support et la panne pendant l'opération d'enroulement du ressort, le support est disposé sur l'un des bras dudit levier à double bras, le deuxième bras coopérant alors avec une came profilée. Une telle exécution du dispositif d'enroulemen est particulièrement avantageuse au cours de la fabrication de ressorts de diamètre variable. Pour la régulation de l'angle d'hélice, le support est placé sur une embase montée avec possibilité de pivotement dans un plan perpendiculaire au plan d'enroulement, la panne et le support pouvant être alors assemblés entre eux par des tétons sur ressort. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description d'un exemple non limitatif de mise en oeuvre du procédé et d'un dispositif d'enroulement de ressorts coniques selon l'invention, ainsi que par les dessins annexés qui représentent: -la figure 1, une vue schématique d'une partie du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé proposé; -les figures 2 a,b,c,d, les différentes étapes de la formation des segments de spire du ressort; -l-a figure 3, la formation de la spire du ressort par segments; -l-a figure 4, le schéma de principe du dispositif d'enroulement de ressort conformément à l'invention, représenté en isométrie; -la figure 5, le mécanisme percuteur et le support dans le dispositif de la figure 4. Ci-dessous on décrit le procédé d'enroulement de ressorts pour instruments stomatologiques de garnissage des cavités, utilisés en médecine, ressorts qui sont de forme conique avec surépaisseur de la queue. La queue de l'ébauche 1 (figure 1) est comprimée dans un mandrin 2 de telle façon que l'axe de la queue coïncide avec l'axe de rotation d'un arbre 3 portant un support prismatique 4, une panne 5 et une plaque de guidage 6. L'autre extrémité de l'ébauche 1, réalisée sous forme d'un fil conique est courbée sous un angle de .900 environ par rapport à l'axe longitudinal du fil, et est engagée dans l'encoche de la plaque de guidage 6 de telle façon que la portion du fil à partir de laquelle s'amorce la spire du ressort à obtenir s'engage dans le jeu entre le support 4 et la panne 5. L'arbre 3, sur lequel sont montés le support et la panne, est mis en rotation et animé d'un mouvement de translation rectiligne le long de son propre axe. La panne 5 est animée d'un mouvement rectiligne alternatif radial, comme représenté par les flèches, assurant la percussion du fil, et, par conséquent, la courbure des portions du fil de manière à leur donner la forme de segments. Lors de l'enroulement de ressorts de forme, le ressort reçoit un mouvement de translation radial supplémentaire le long d'un plan perpendiculaire à l'axe d'enroulement, en l'éloignant ou le rapprochant ainsi dudit axe et en la faisant tourner autour d'un axe 00 perpendiculaire au plan d'enroulement, angle de cette rotation étant égal à l'angle d'hélice désiré. lie processus de formation des segments de fil individuels est expliqué sur les figures 2 a,b,c,d. lie bout de l'ébauche 1 est engagé dans l'espacement (figure 2a) entre le support 4 et la panne 5, de telle façon que la partie du fil où s'amorce l'enroulement du ressort, soit traversé par l'axe 00. Le bout en surépaisseur de l'ébauche 1 est alors rigidement comprimé dans le mandrin 2, et l'ébauche reste immobile pendant le processus d'enroulement. lie support 4 est monté à une certaine distance de l'axe de l'arbre 3, ensuite la panne 5 est mise en mouvement pour percuter l'ébauche (figure 2b). La partie rectiligne du fil, de longueur de i\t1 (figure 2a), est alors pliée en segment (figure 2b). Ensuite, la panne 5 et le support 4 pivotent d'un certain angle#X(figure 2c) autour de l'axe de l'arbre 3 en assurant simultanément le retrait de la panne 5 à sa position initiale correspondant à la position de la figure 2a. L'angle de pivotement#Xde la panne et du support et la largeur de la partie radiale de l'élément r# de la panne sont choisis de telle façon que la longueur du segment (figure 2b) soit toujours supérieure à la longueur linéaire de la zone de déplacement circulaire de la partie radiale de la panne 5 au cours de son pivatement sur l'angle bX. De cette façon, au cours du choc suivant entre la panne 5 et le fil, le segment t suivant se forme, mais il se compose déjà d'une partie rectiligne#1(figure 2d) toujours inférieure et etd'une partie curviligne a N qui est elle auiinférieure à aux , c'est-à-dire que chaque choc consécutif appliqué à l'ébauche s'effectue en recouvrement partiel des segments. Sur la figure 3 est représentée une spire de ressort formée en un tour complet de la panne et du support. Sur la figure 4 est représenté le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. lie dispositif comporte un arbre 3 monté sur l'embase du dispositif et relié, par l'intermédiaire d'une courroie de transmission 7, à un moteur électrique 8. Sur l'arbre 3 est rigidement fixé un corps 9 portant des leviers à deux bras 10 et 11 calés sur des axes 12 et 13. Dans le corps 9, un support 4 (figures 4 et 5) est librement monté sur un arbre 14 et une panne 5 est assemblée au support 4 par l'intermédiaire de tétons de guidage 15 munis de ressorts de poussée 16. Dans ce meme corps 9 est prévue une plaque de guidage 6 rigidement fixée au support 4. Pour le pivotement du support 4 est prévue une chaîne cinématique 17 fixée sur le corps 9 et assurant le pivotement automatique du support 4 d'un angle donné.L'arbre 3 passe librement par l'orifice axial d'une came interchangeable 18 (figure 4) de type évasé fixée à l'embase du dispositif. La came 18 présente un profil de travail extérieur et un profil de travail intérieur. Le profil extérieur est réalisé avec des rainures et est parcouru par le bout du levier à deux bras 10, tandis que le profil intérieur est lisse et est parcouru par le bout du levier 11. L'arbre 3 est cinématiquement relié par l'intermédiaire de roues dentées 19 et 20, à une barre de reproduction 21 dont un bout est articulé. lie profil de travail de cette barre se trouve en contact permanent avec un reproducteur 22 transmettant un mouvement axial, par l'intermédiaire d'un rouleau 23 librement monté sur l'axe du reproducteur 22, à 11 arbre 3 et au plateau 24 rigidement fixé sur l'arbre 3. Un mandrin 2 est prévu pour le serrage de la queue en surépaissaurde l'ébauche 1, et il est fixé sur l'embase du dispositif de telle façon, que son axe coïncide avec l'axe de l'arbre 3. lie dispositif fonctionne de la façon suivante. Lorsqu'on met en marche le moteur électrique 8, le mouvement de rotation est transmis, par l'intermédiaire de la courroie de transmission 7, à l'arbre 3. La panne 5 reçoit alors un mouvement rectiligne alternatif radial dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre 3 sous l'action du levier 10 roulant sur le profil extérieur de la came 18. Simultanément l'arbre 3 est entraîné dans un mouvement rectiligne axial par l'intermédiaire des roues dentées 19 et 20, de la barre de reproduction 21, du reproducteur 22 et de son rouleau 23 et du plateau 24. Comme indiqué dans la description du procédé, le bout en surépaisseur de la queue de l'ébauche 1 est serré dans le mandrin 2 de telle façon que l'axe de la queue coïncide avec l'axe de rotation de l'arbre 3,et la partie opposée de l'ébauche 1, réalisée sous forme d'un fil en forme de cône, est pliée d'environ 900, de telle façon que la partie du fil où doit s'amorcer l'enroulement du ressort à obtenir soit engagée dans l'espacement entre le support 4 et la panne 5. Pendant la rotation de l'arbre 3, l'un des bras du levier 11 glisse sur la surface intérieure lisse de la came 18, tandis que l'autre déplace le support 4 le long de l'axe 14 (si lton bobine un ressort de forme); en même temps, l'un des bras du levier 10 glisse sur la surface dentée de la came 18, tandis que son autre bras exécute un mouvement radial rectiligne alternatif, grâce à quoi la panne 5 percute le fil en formant des segments qui sont ensuite progressivement transformés en spires de ressorts, comme expliqué ci-dessus. Le pas désiré des spires est assuré par le mouvement de translation rectiligne axial du corps 9 simultanément avec l'arbre 3, sous l'action de la barre de reproduction et du couple de roues dentées. lie maintien automatiaue d'un angle d'hélice donne du ressort est assuré par la haine einématicie 17. Cette chaîne fonctionne de la façon suivante. Pendant l'enroulement, le support agit sur le talon 25 (figure 5) d'un support d'angle 26 librement monté sur un axe 27. Ce dernier, par l'intermédiaire d'un système de levier, fait pivoter le support, donc la panne 5, d'un angle déterminé suivant lequel s'opère la formation de la spire du ressort. Dans la description qui précède on a considéré l'opération de fabrication de ressorts coniques. La géométrie du ressort et la forme du fil métallique peuvent évidemment être des plus variées, mais dans tous les cas l'opération d'enroulement reste la meme que celle décrite ci-dessus. La description ci-dessus porte seulement sur l'un des modes de réalisation possibles du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé proposé. D'autres modes de réalisation sont évidemment possibles. Par exemple, le mécanisme percuteur peut être actionné par l'intermédiaire d'une commande électromagnétique, hydraulique, pneumatique ou tout autre système, le mouvement de rotation et de translation pouvant alors être transmis à l'ébauche, et non à l'arbre. La mise en oeuvre de l'invention proposée permet de perfectionner l'opération d'enroulement en améliorant la productivité d'environ 5 fois en comparaison des procédés connus, ainsi que de prolonger de 1,5 à 2 fois la durée de vie des ressorts obtenus, grâce au renforcement de la surface extérieure des ressorts par les chocs. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisations décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé d'enroulement de ressorts hélicoïdaux à partir de fils métalliques, caractérisé en ce que chaque spire du ressort à obtenir est formée par courbure de portions successives du fil métallique de manière à en former des segments de circonférence, lesdits segments étant formés par compression desdites portions successives du fil métallique sur un support et par rotation et translation relatives dudit fil métallique et dudit support l'un par rapport à l'autre. 2.- Procédé d'enroulement suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au cours de la translation relative dudit support et dudit fil métallique, ce dernier est comprimé sur ses portions successives en étant soumis à des chocs appliqués en un meme endroit du support, en vue de la formation desdits segments. 3.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, du type comportant un organe de serrage pour le maintien de l'une des extrémitésdu fil métallique, et une commande pour la rotation et la translation relatives, dudit fil et dudit support l'une par l'autre, caractérisé en ce qu'il comporte un support et un mécanisme percuteur comprenant une panne exécutant un mouvement rectiligne alternatif par rapport audit support et percutant ainsi périodiquement ledit fil métallique qui est amené dans l'intervalle entre le support et la panne,de manière à former les spires du ressort à obtenir par percussions répétées dudit fil entre la panne et le support. 4.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le support et le mécanisme percuteur sont reliés pour leur déplacement commun et le mécanisme percuteur est constitué par un levier à deux bras dont l'un coopère avec un reproducteur dont le profil détermine la fréquence et l'amplitude des oscillations de l'autre bras dudit levier, qui porte la panne du mécanisme percuteur entraînée dans un mouvement rectiligne alternatif par rapport audit support. 5.- Dispositif suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le support est mécaniquement relié au bras d'un levier à deux bras dont l'autre bras coopère avec une came profilée pour le réglage de la distance entre le support et la panne pendant l'opération d'enroulement. 6.- Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le support est monté sur une embase montée de manière à pouvoir pivoter dans un plan perpendiculaire au plan d'enroulement, la panne et le support précités étant reliés entre eux par des tétons à ressort.