Brevet FR2301363A1 — publié le 19760917

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de vis sans fin et les vis sans fin fabriquées selon ce procédé Plusieurs procédés de fabrication de vis sans fin sont connus outre ceux du moulage 'et du tournage . u Il sont déjà décrits dans la demande de brevet N0 72-68O3 déposée au nom du demandeur . ll Il est rappelé pour mémoire qu'il s'agit particutierement. du procédé connu qui consiste ii souder bout à bout sur le meme axe des flancs circulaires de tôle décou pée fendus selon un non et situés de. façon à ce que chaque flanc constitue une portion de la vis sans fin recherchée .Un autre procédé déja décrit consiste à enfiler bout à bout sur un meme arbre des portions été- dentaires de vis sans fin obtenues par moulage et s'entraînant mutuellement par crabotage . Enfin le procédé qui a été décrit dans ladite demande et qui consiste à créer la vis sans fin à partir de pales planes enfilées sur un arbre et décalées entre elles de la valeur nécessaire pour réaliser le pas désiré, à la manière des marches d'un escalier en colimaçon, et collées entre elles et sur l'arbre par injection de résine polymérisable Chacun de ces procédés présente des inconvénients qui leur sont propres .Le premier cité présente la difficulté d'une construction qui nécessite différentes phases qui s'étalent successivement dans le temps , ii savoir : découpage, étirage, soudure et fraisage , outre un poids assez grand puisqu'il s'agit d'éléments métalliques et la difficulté de fabriquer une vis à pas variable . Le second procédé cité présente comme inconvénient le poids et le coût du fait de la nécessité de moules aussi nombreux qu'il y a de pas à réaliser . Enfin le troisième procédé présente l'inconvénient d'un temps de réalisation important par suite de la discontinuité des mouvements nécessaires, à savoir : découpage des pales et mise en place successive avec collage simultané .Un autre inconvénient résulte de la progression lente ainsi réalisée dfie à la faible épaisseur de chaque lame la constituant, ce qui multiplie le nombre d 'opérations qui doivent en outre etre suivies par un fraisage de finition Le procédé objet de l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Dans celui-ci en effet la fabrication de la vis s'effectue au cours d'une opération parfaitement continue au cours de laquelle un ou plusieurs rubans de matière flexible sont enroulés successivement ou simultanément l'un sur l'autre autour d'un arbre selon un pas déterminé, qui peut être variable, l'adhérence de chaque bande sur sa voisine immédiate, quel qu'en soit le moyen utilisé, pouvant s'effectuer au cours de la meme opération, le nombre de bandes ainsi superposées hélicoïdalement autour dudit arbre cessant quand le diamètre désiré est obtenu, ce qui permet même de' faire varier aussi facilement le diamètre de ladite vis selon un programme déterminé Une vis ainsi fabriquée, outre les avantages dûs a' la matière employée :: inoxydabilité et légèreté, présente surtout l'avantage de pouvoir être construite dans le temps le plus court et avec des moyens très simples, selon un programme de progression qui peut être complexe, puisqutil peut comporter à la fois une variation du pas et une variation du diamètre en fonction de la longueur de la vis, sans que cela complique ou renchérisse sa fabrication les dessins annexés, donnés à titre d'exemple seulement, illustrent l'exécution de ce procédé qui peut être exécuté manuellement ou au moyen de machines simples La figure 1 est une vue schématique en élévation dtune portion de vis sans fin représentée en cours de fabrication selon le procédé objet de i'invention La figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale de plusieurs portions de vis sans fin de profils différents montrant la facilité avec laquelle un tel procédé s'adapte à des variations de fabrication La figure 3 est une vue partielle schématique montrant la superposition et l'agrafage des différents rubans utilisés pour la fabrication de la vis selon un mode plus particulier d'exécution du procédé objet de l'invention Tel qu'il ressort des dessins représentés , le procédé, objet de l'invention, permettant la fabrication de vis sans fin de façon continue consiste essentiellement à enrouler successivement ou simultanément plusieurs couches d'un ruban flexible les unes sur les autres autour d'un même arbre, selon une progression hélicoidale déterminée . Pour cela l'arbre 1 étant mis en rotation continue, un ruban flexible 2 est enroulé sur ledit arbre 1 qui est animé simultanément d'un mouvement de translation contrô lé .L'enroulement du ruban 2 se fera donc sur l'arbre 1 selon une héli- ce dont le pas sera fonction des vitesses relatives de rotation et de translation dudit arbre 1 à chaque instant par rapport àu point de tangence du ruban 2 avec ledit arbre , le ruban 2 se présentant à ce point de tangence sous l'angle a qui est l'angle formé par la tangente de l'hélice sur l'arbre avec l'axe dudit arbre Le ruban 2 ainsi installé peut être rendu adhérent à l'arbre au fur et à mesure de son enroulement . Un autre ruban 3 de même épaisseur et de même largeur, ou de dimensions différentes peut etre enroulé sur le même arbre se superposant au précédent ruban 2 avec lequel il peut être solidarisé par collage ou soudure .Et de la même manière d'autres rubans, tels que 4 , peuvent aussi être installés sur les précédents et fixés à eux selon les mêmes méthodes, jusqu'au ruban 5 qui sera le ruban le plus extérieur de la vis qui aura alors atteint le dia mètre définitif Ce dernier ruban 5 fait alors avec l'axe de l'arbre de la vis un angle p différent du précédent, de façon à donner à la vis ainsi constituée le galbe nécessaire et progressif . De sorte que chaque ruban ainsi superposé se présentera par rapport au ruban immédiatement voisin, qui le précède au moment de son installation sur l'arbre, selon un angle égal à ss 'L ( où n représente le nombre de rubans ainsi installés). n Comme on le voit sur la figure 1 , l'ensemble ainsi obtenu for mera une vis homogène dont le pas ne dépendra que de la variation du mouvement relatif de translation de l'arbre par rapport au point de tangen ce du ruban apporté , pour une vitesse déterminée de rotation , ou inver sement de la variation du mouvement relatif de rotation de l'arbre pour une vitesse déterminée de translation dudit arbre par rapport au point de tangence du ruban apporté On comprend donc que la variation du pas d'une telle vis, en cours de fabrication, sera très aisée , puisqu'il suffira de faire varier l'une ou l'autre des vitesses de ces deux mouvements relatifs par rapport au point de tangence du ruban apporté On comprend aussi que le diamè tre définitif de la vis peut aussi facilement varier en cours de fabrication, puisqu'il suffit pour cela de faire varier le nombre de rubans superposés ou leur épaisseur En outre, selon la figure 2, on voit que lton peut ainsi fabri quer de façon très aisée des vis dont le profil est différent , sans qu'il ne soit rien changé pour sa mise en oeuvre ni à la méthode, ni à l'outillage dont il suffit de modifier le réglage.Il suffit aussi,pour modifier le profil de la vis, de changer la largeur des rubans successifs, ou simple ment leur position réciproque par rapport au ruban précédemment posé En effet avec des rubans de largeurs toujours égales on obtient le profil de vis rectangulaire 6 . Avec des rubans dont la largeur décroît progres sivement du centre vers la périphérie de la vis on obtient le profil isocè le 7 . Avec ces mêmes rubans de largeurs dégressives, mais dont un des cotés se superpose exactement au meme capté du ruban précédent, on obtient le profil trapézoidal rectangulaire 8 L'épaisseur C e ) de chaque ruban dépend évidemment principalement de la matière employée de telle manière que ces rubans présentent toujours la flexibilité nécessaire pour l'exécution du procédé , le nom bre (n) des rubans étant égal à 4)c~ ( où 4 > est le diamètre extérieur de la vis et q le diamètre de l'arbre ) . La matière elle-même dépend des résistances mécaniques et chimiques envisagées . Et le mode d'as semblage des rubans entre eux dépend aussi de leur matière .C'est ain si que l'on peut employer un ruban en papier, en bois déroulé, en toile de fibres minérales, végétales ou organiques, ou en matière plastique, imprégné d'une résine semi polymérisée ou de tout autre adhésif qui soit susceptible d'assurer une prise rapide afin d'immobiliser rapidement les couches successives de rubans, la prise de l'adhésif pouvant être facilitée par une élévation de la température provoquée aussitôt après le contact Quant à la mise en place des rubans elle-même , elle peut se faire successivement couche après couche , l'angle de tangence de chaque couche variant de a jusqu'à ss .Les mouvements relatifs de translation et de rotation de l'arbre par rapport au ruban pouvant se faire soit par déplacement du ruban par rapport à l'arbre, soit inversement par déplacement de l'arbre par rapport au ruban , soit par la combinaison des deux mouvements, l'arbre tournant et le ruban se translatant . La mise en place des multiples couches de ruban peut aussi se faire simultanément, toutoutes les bobines se dévidant ensemble et chaque ruban étant orienté par rapport à son voisin immédiat qui le précède depuis l'axe d'un angle égal à n La distribution de l'adhésif peut se faire simultanément sur chacun des rubans à l'instant qui précède leur mise en contact avec le ruban précédent ou avec l'arbre, auquel la vis est ainsi collée .Un tel procédé peut être employé avec des rubans enduits de résine polymérisable par exemple ou avec des rubans constitués en polystyrène dont le collage est obtenu facilement et de façon parfaite au moyen du solvant correspondant Un tel assemblage peut aussi être obtenu par soudage, chaque ruban , de polyéthylène par exemple, passant, à l'instant qui précède immédiatement le contact ,entre des éléments chauffants dont la température est fixée en fonction de la vitesse de défilement dudit ruban , afin d'assurer la fusion de la couche superficielle dudit ruban sans atteindre son âme, de façon à assurer la soudure autogène immédiate avec les rubans adjacents sans nuire à la solidité du ruban lui-même au moment de son installation .Le soudage se fait de la même manière avec l'arbre qui est constitué de la même matière armé ou non d'une âme métallique La variation du pas sera facilement obtenue par la modification de la vitesse de l'un des deux mouvements relatif s de l'arbre et du ruban, tout en modifiant les angles a et p en conséquence . La variation du diamètre sera elle-même obtenue par la suppression ou l'adjonction d'un ou plusieurs rubans au cours de la fabrication .On conçoit donc la facilité et la rapidité de fabrication selon un tel procédé, ainsi que la légèreté et la rigidité des vis sans fin obtenues par la mise en oeuvre de ce procédé L'élément chauffant peut aussi être constitué par un fil métallique parcouru par un courant électrique et intercalé de façon continue entre chaque spire de ruban, ledit fil s'enroulant entre chaque ruban en même temps que ceux-ci, et un contact électrique étant établi de façon permanente entre l'arbre métallique auquel une extrémité dudit conducteur est soudée et un point du même fil antérieur au point de tangence avec la vis déjà formée . L'échadement provoqué par le passage du courant assure la fusion superficielle de chaque spire et provoque sa soudure à la spire voisine Cette soudage peut être aussi provoquée postérieurement & l'enroulement de chaque spire de la vis .Pour cela les spires de la vis, constituées par les rubans superposés sont portées par tout moyen couve- nable, au fur et à mesure de leur formation, à la température limite de fusion de la matière qui les constitue, ce qui assure le soudage des couches de ruban entre elles.Aussitot après la spire ainsi chauffée pénètre entre deux flasques métalliques constamment refroidis qui épousent la forme de la vis et qui l'enserrent depuis l'axe jusqu'à sa périphérie extérieure et la maintiennent entre eux durant tout le temps nécessaire pour obtenir le refroidissement de la spire ainsi soudée en même temps que son moulage correct et le glaçage de sa surface Une telle vis pourrait aussi être formée à partir- de plusieurs rubans extrudés au moment même de leur mise en place et reçus simultanément sur l'axe où ils sont maintenus par des flasques identiques à ceux décrits ci-dessus qui assurent la mise en forme, le refroidissement et le glaçage Enfin on peut aussi réaliser une telle vis par un assemblage mécanique des rubans installés comme il a été précédemment dit .Il suf- fit pour cela que chaque ruban plastique souple porte les parties mâle et femelle dtune queue d'aronde dont chaque élément complémentaire est installé longitudinalement sur chacune de ses faces ( selon la figure 3 ) pour que la pression exercée sur chaque ruban lors de son installation fasse pénétrer l'un dans l'autre lesdits éléments de queue d'aronde de deux rubans adjacents, assurant ainsi automatiquement leur verrouillage Il est bien entendu que l'étendue de l'invention n'est pas limitée à l'exemple, ou aux exemples , de réalisation qui en ont été décrits, toute variante, considérée comme équivalence, ne pouvant en modifier la portée. L'invention peut être utilisée pour la fabrication de vis sans fin économiques, inoxydables, légères, de profils variés et pouvant présenter sur leur longueur des variations de pas ou de diamètre, ladite invention portant aussi sur les vis sans fin ainsi fabriquées REVENDICATION S lQ)-Procédé permettant la fabrication continue de vis sans fin Caractérisé par le fait que la surface continue hélicoidale engendrée autour d'un arbre solidaire d'elle est obtenue par superpositions successives ou simultanées de plusieurs épaisseurs d'un ruban de matière flexible enroulées autour dudit arbre selon une progression hélicoïdale de pas connu et rendues solidaires dudit arbre et solidaires entre elles par tout moyen convenable , tel que collage, soudure ou assemblage mécanique. 2")-Procédé selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que le ruban flexible et l'arbre sur lequel il est enroulé sont animés de deux mouvements relatifs simultanés : un mou vement de rotation autour de l'axe de l'arbre et un mouvement de translation le long dudit arbre parallèlement à son axe, les vitesses relatives de ces deux mouvements simultanés conditionnant le pas de la vis obtenue, et la variation de l'une d'elles entraînant la variation dudit pas selon un programme déterminé 3 )- Procédé selon la revendication 2, Caractérisé par le fait que les couches de ruban successives, enroulées autour dudit arbre de façon simultanée ou non, font entre elles à leur point de tangence avec la vis un angle égal à F dans lequel a est l'angle formé par la tangente de l'hélice sur l'arbre et l'axe dudit arbre, p est l'angle formé par la tangente à la périphérie de la vis sans fin et l'axe dudit arbre ,(n) étant le nombre de rubans nécessaires pour atteindre le diamètre définitif de la vis, ce nombre ( n ) étant lui-même ex primé par 2e- dans lequel zizi es est le diamètre définitif de la vis , le -diamètre de l'arbre et (e) l'épaisseur de chaque ruban 40) - Procédé selon la revendication 3, Caractérisé par le fait que le changement de diamètre de la vis en cours de fabrication est obtenu par le changement du nombre de rubans successivement installés 50) - Procédé selon la revendication 4, Caractérisé par le fait que les différents profils , en coupe axiale, de l'hélice sont obtenus par la modification de la largeur des différents rubans superposés et par leurs positions réciproques 60) - Procédé selon l'ensemble des revendications précédentes, Caractérisé par le fait que les rubans de matière flexible , telle que le papier, le bois, les toiles de fibres minérales, végétales ou organiques, ou de matière plastique sont imprégnés ou enduits de l'adhésif adéquat pour assurer leur collage, l'arbre étant formé ou revêtu lui-même d'un matériau compatible , ledit adhésif étant distribué sur ledit ruban à l'instant qui précède immédiatement la mise en contact dudit ruban avec l'arbre ou avec le ruban qui le précède immédiatement 7e) - Procédé selon l'ensemble des revendications 1 à , Caractérisé par le fait que le ruban de matière flexible , tel que le polyethylène, ou de toute autre matière plastique aisément fusible, est chauffé par tout moyen connu à l'instant immédiat qui précède son entrée en contact avec l'arbre formé ou revêtu de la même matière ou avec le ruban qui le précède immédiatement, ce chauffage étant poussé jusqu'à la température de soudage de la couche superficielle des deux surfaces adjacentes 80) - Procédé selon l'ensemble des revendications 1 à 5 Caractérisé par le fait que le ruban de matière flexible, tel que le polyethylène, ou de toute autre matière plastique aisément fusible, est chauffé, après son entrée en contact avec l'arbre formé ou revêtu de la même matière ou avec le ruban qui le précède immédiatement, au moyen d'un fil conducteur présentant une résistivité électrique convenable, enroulé en même temps que ledit ruban et de façon intercalaire, ledit fil conducteur étant constamment parcouru par un courant électrique qui fournit les calories nécessaires pour amener les surfaces en contact des rubans plastiques adjacents à la température de soudage des couches superficielles en contact. 90) - Procédé selon l'ensemble des revendications 1 à E: , Caractérisé par le fait que la totalité des rubans de matière flexible, telle que le polyethylène ou tout autre matière plastique aisément fusible, sont soumis simultanément, après enroulement, et au fur et à mesure de cette opération, à un chauffage provoqué par tout moyen convenable et de façon suffisante pour amener la matière à son point limite de fusion, la spire de la vis ainsi formée pénétrant aussitt entre deux flasques métalliques constamment refroidis qui épousent la forme de ladite spire et l'enserrent sur la totalité de son rayon et sur un secteur circulaire suffisant pour la ramener rapidement à la température de durcissement 10 ) - Procédé selon l'ensemble des revendications 1 à 5 Caractérisé par le fait que les rubans de matière plastique sont superposés par enroulement autour d'un arbre sous l'angle déterminé pour chacun d'eux, dès leur sortie de l'extrudeuse les produisant et sont maintenus au cours de leur refroidissement par des flasques métalliques constamment refroidis qui épousent la forme du galbe de la spire de la vis et entre lesquels la masse des rubans extrudés et superposés est entraînée 11 ) - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 Caractérisé par le fait que les rubans de matière flexible, telle que le polyvinyle plastifié, le polyethylène ou tout autre présentant les mêmes caractéristiques mécaniques , sont munis d'un dispositif en queue d'aronde les parcourant sur la totalité de leur longueur, chacune des deux faces de chaque ruban portant le dispositif complémentaire du dispositif porté par la face immédiatement adjacente du ruban voisin, ces éléments de queue d'aronde s'imbriquant automatiquement du fait de ltélasti- cité de la matière à l'instant de l'entrée en contact des rubans entre eux 120) - Vis sans fin fabriquée selon le procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes Caractérisée var le fait qu'elle est constituée par la superposition de rubans flexibles enroulés de façon continue et hélicoidale autour d'un arbre , chaque couche de ruban étant solidaire de la précédente et de l'arbre lui-même par collage, par soudage, ou tout autre moyen mécanique permettant de les immobiliser entre eux