Brevet FR2374978A1 — publié le 19780721

L'invention concerne un procédé de fabrication de boules à jouer en acier ainsi que les moyens de mise en oeuvre et les boules obtenues. L'objet de ltinvention se rattache notamment au secteur technique-des boules à jouer. La fabrication des boules et plus particulièrement des boules à jouer creuses en acier, à partir d'une tôle plane, s' opère en un certain nombre d'opérations que l'on énumère succin tement ci-après 1- découpage de la tôle par un poinçon, 2- emboutissage de la demi-sphère par un poinçon, 3- dressage de la face pour préparation de la soudure avec 1' autre demi-sphère, par enlèvement de métal, 4- soudage des demi-sphères sur machine spéciale, 5- mise à la forme géométrique-par enlèvement de métal sur machine spéciale, 6- tournage des stries personnalisant la boule, 7- polissage des boules, 8- traitement de surface (en général galvanoplastie). On remarque que trois opérations nécessitent des reprises d'usinage (les opérations 3,5 et 6) ; or une opération d'usinage coûte très cher en main-deoeuvre, en temps et en perte de métal. C'est pour obvier à ces inconvénients que l'on a créé un nouveau procédé permettant de supprimer ces opérations d'usinage par enlèvement de matière et apportant d'autres avantages intéressants que l'on citera plus loin. Suivant une première caractéristique de l'invention, on réalise les stries ou autres motifs décoratifs avec un poinçon ou une matrice conformée à cet effet, sur la tôle plane, c'est à-dire avant formation de la demi-sphère. Dans une autre caractéristique, on réalise le dressage de la face de préparation de la soudure par emboutissage simul- tané à la formation de la demi-sphère ou après la formation de la demi-sphère, en calibrant en même temps la demi-sphère. Ces caractéristiques et d'autres ressortiront de la description qui suit. Pour fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter, dans les dessins annexés Les figures 1 à 7 illustrent schématiquement les diverses opérations de fabrication des boules. La figure 8 montre un exemple de réalisation de motif dé coratif sur la tôle plane. tes figures 9 et 10 illustrent schématiquement, des moyens de réalisation de la demi-sphère. Les figures 11,12 et 13 montrent quelques exemples de motifs décoratifs. La figure 14 est une vue schématique illustrant la réalisation du motif par déroulage. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant sous des formes non limitatives de réalisation illustrées aux figures des dessins. On décrit successivement les opérations réalisées qui sont, pour certaines illustrées schématiquement aux figures 1 à-l. La première opération sur la tôle plàne consiste à marquer la tôle 1 avec le motif désiré. Pour cela on réalise sur le poinçon 2 ou la matrice 3 (comme illustré figure 1) le motif en relief 3a et l'on applique une force F sur le poinçon afin de marquer la tôle posée sur la matrice. A noter que le motif choisi peut se déformer lorsqu'on forme la sphère ; cette déformation peut être calculée sur la matrice afin qu'une fois la demi-sphère exécutée, il corresponde bien à ce que l'on désire. D'autre part, suivant les moyens mis en oeuvre, on réalise le motif à reproduire soit sur le poinçon, auquel cas il faudra retourner la tôle avant les opérations suivantes, soit sur la matrice pour éviter ce retournement. On peut aussi prévoir la réalisation fractionnée d'un motif complexe, par actions successives de plusieurs poinçons ou matrices. L'opération suivante consiste à. découper d'une manière connue, à l'aide d'une force FI exercée sur un poinçon 4, un disque la de diamètre D dans la tôle posée sur une matrice 5. Ce diamètre doit être suffisant pour former une demi-sphère lb de diamètre d qui est exécutée dans une autre opération à I1ai- de d'un poinçon 6 à extrémité demi-sphérique exerçant une force F2 sur la tôle qui épouse alors la matrice 7 conformée à cet effet (figures 2 et 3). A l'aide d'un poinçon 8 et d'une matrice 9, on opérera ensuite le dressage de la face de la demi-sphère qui doit être en regard de son homologue afin de réaliser la soudure. Pour cela, le poinçon présente toutes formes nécessaires à la réalisation par la# mise en oeuvre d'un effort F3, d'une surface lc correspondant à la technique de soudage employée, étant entendu que cette technique est bien connue de l'homme de l'art. On a montré deux formes non limitatives de réalisation du poinçon aux figures 4 et 5 et l'on voit aux figures 6 et 7 deux paires de demi-sphères soudées en 10 entre leurs faces lc dressées comme décrit. Il reste alors à exécuter les finitions classiques des boules, c'est-à-dire#le polissage et le traitement de surface (galvanoplastie par exemple). A noter que l'opérationAde-dressage de la face lc permet par le même coup de presse de parfaire la géométrie de la demisphère en évitant ainsi de nombreuses passes de polissage ~ l état de surface étant déjà très satisfaisant. Bien entendu, ces différentes opérations de découpe et d' emboutissage peuvent être réalisées sur tous types de machines classiques , soit en -succession, soit par- groupage d'une ou plusieurs opérations. On peut aussi prévoir des batteries d'outils réalisant un grand nombre de demi-sphères d'un seul coup de presse. Toutes les possibilités sont permises en utilisant le matériel traditionnel de découpe et d'emboutissage. Aux figures 9 et 10, on a illustré schématiquement en exemple seulement une forme de réalisation des moyens utilisés pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. On voit un bati 11 dont -un côté - lIa porte une matrice 12 sur laque#lle le motif décoratif 12a est réalisé. A la suite du porte-matrice lIa, une glissière 11b en té par exemple, reçoit à coulissement guidé une matrice 13 présentant une chambre cylindrique 13a suivie-dVune cavité en demisphère 13b - Au-dessus des matrices 12 et 13 9 un porteapoincoa 14 reçoit un poinçon 15 et un poinçon l6 agissant simultanément (force Fa) pour l'un2 presser la tôle 1 sur la matrice 12 en vue de réaliser le motif décoratif et l'autre, découper le disque la qui tombe de lui-meme Cen étant guidé) dans la chambre 13a de la matrice 13 (figure 9). La matrice 13 est ensuite déplacée selon flèche f par tous moyens connus, pour être alignée sous un porte-poinçon 17 qui présente un poinçon en demi-sphère 17a entouré par un poinçon creux I7b. En un seul coup de presse par descente du poinçon 17a (force FS-) on réalise l'emboutissage de la demisphère puis son calibrage et le calibrage de la face de préparation de soudure par descente du poinçon 17b (force F6) après le poinÇon 17a, par une force F6 supérieure à la force FS. A la suite de cette opération, la matrice 13 éjecte la demi-sphère, les poinçons 15, 16 et 17 remontent, la tôle avance de la quantité nécessaire et la matrice 13 reprend sa place sous le poinçon 16 pour une nouvelle opération de marquage et de découpage. Bien entendu, tous lesfnoyens mécaniques, semi-automatiques ou automatiques peuvent être mis en oeuvre dans cette réalisation ou dans d'autres ou par exemple, le marquage et le découpage peuvent être réalisés avec deux poinçons agissant indépendamment ou avec un seul poinçon et une matrice à positionnement réglable et à éjection du disque. On a illustré aux figures 8,11,12 et 13 quelques exemples non limitatifs de motifs décoratifs facilement réalisables par marquage sur la tôle plane, sans mise en oeuvre de moyens et d'opérations coûteux. On peut ainsi réaliser des figures géométriques quelconques tels que cercles sécants 18 (figure 8), étoiles 19 (figure 11), des figurines ou personnages 20 (figure 12), des sigles, inscriptions ou slogans publicitaires 21 (fi- gure 13) ..... On prendra seulement soin que ces motifs ne coupent pas le plan de joint des deux demi-sphères, afin d'éviter toute orientation des demi-sphères lors de la soudure. Sans sortir du cadre de l'invention, il est également possible de réaliser le motif décoratif non plus par poinçons et matrices mais par déroulage (figure 14) , ctest-à-dire que l'on fait avancer la tôle entre un support 22 et un rouleau 23 portant les éléments de motifs 23a qui s'impriment sur la tôle par rotation du rouleau. A noter que l'avancement de la tôle peut être réalisé par le rouleau lui-même. On peut aussi fractionner le motif sur plusieurs rouleaux, s'il est compliqué. Cette variante db réalísationot demande--ont de puissance de pénétration et permet~- (par le fractionnement) la réalisation de motifs très complexes. Il est évident que l'on peut, pour certaines fabrications, conserver le marquage ou striage par usinage après soudure des demi-sphères. L'invention permettant le gain des opérations de dressage de la face de soudure et de mise à la forme géométrique. Lescavantages ressortent bien de la description en particulier on souligne - la suppression de toute reprise d'usinage qui coûte cher en matière perdue, en temps, et en main#1oeuvre, - la possibilité d'exécuter les boules à partr de tôles simple ment décapées, grâce à l'opération de calibrage qui homogénéise la surface et permet un polissage en un minimum de passes une seule en principe sur toute la surface avec éventuellement suivant la technique de soudage utilisée, un polissage plus poussé sur la ligne de soudure. - la possibilité d'utiliser toutes les machines conventionnelles existant sur le marché et dont les éléments peuvent être combinés à volonté entre eux pour adapter la fabricationnaux moyens dont dispose le fabricant la réalisation de toutes sortes de motif s décoratifs, géométriques, figuratifs, publicitaires, .... avec un prix de revient très bas du fait du marquage réalisé sur la tôle à plat par pression d'emboutissage ou de déroulage. L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. RE#VENDICATIONS l- Procédé de fabrication de boules à jouer en acier à partir d' une tôle plane, ainsi que les moyens de mise en oeuvre et les boules obtenues, caractérisés en ce que l'on réalise simultanément ou en succession, le marquage du motif décoratif sur la tôle plane par déroulage ou poinçonnage, le découpage du disque nécessaire à la formation d'une demi-sphère, l'emboutissage de la d#mi-sphère, le calibrage de la demi-sphère et le dressage par emboutissage de la face de préparation de la soudure, par des poinçons et des matrices conformées à cet effet, ces organes étant édne machine à postes multiples. 2- Procédé et moyens suivant la revendication 1, caractérisés en ce que le marquage du motif décoratif s'opère a' l'aide d'un poinçon ou d'une matrice équipé de ce motif en relief réalisé en tenant compte ou non de la déformation produite à l'emboutissage de la demi-sphère et suivant une surface inscrite dans le diamètre du disque nécessaire à la formation de la demi-sphère, sans raccordement au plan de joint. 3- Procédé et moyens suivant les revendications 1 et 2 ensemble, caractérisés en ce que le motif décoratif est réalisé d'une manière fractionnée, a' ltde de plusieurs poinçons et matrices agissant en succession, par avancement de la tôle. 4- Procédé et moyens suivant la revendication 1, caractérisés en ce que le motif décoratif est réalisé par déroulage, ctest-àdire par un rouleau sur lequel est réalisé le motif qui s'imprime sur la tôle par rotation du rouleau et avancement de la tôle par le rouleau lui-même ou par un autre moyen. 5- Procédé et moyens suivant les revendications 1 et 4 ensemble, caractérisés en ce que le motif décoratif est réalisé d'une manière fractionnée, à l'aide de plusieurs rouleaux comportant chacun un élement du motif décoratif. 6- Procédé et moyens suivant la revendication 1, caractérisés en ce que le calibrage de la demi-sphère et le dressage par emboutissage de la face de préparation de la soudure, s'opèrent succes-- vivement, d'un seul coup de presse, par l'action de deux poinçons 'n extrémité demi-sphérique tre présent an une extrémité demi-sphérique et une collerette conf or- mée pour réaliser une face compatible avec la technique de soudage employée. 7- Procédé et moyens suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 6, caractérisés en ce que les opérations de marquage du motif et de découpage du disque nécessaire à la formation de la demi-sphère sont réalisée par deux poinçons agissant simultanément ou indépendamment ; le motif à marquer étant réalisé sur le premier poinçon ou sur une première matrice, le disque découpé par le deuxième poinçon étant réceptionné dans une deuxième matrice conformée pour recevoir le disque et pour former la demi-sphère après déplacement et positionnement de la matrice sous le poinçon de formation de la demi-sphère. 8- Procédé et moyens suivant l'une quelconque des revendications 1,2 et 6, caractérisés en ce que les opérations de marquage du motif décoratif et le découpage du disque nécessaire à la formation de la demi-sphère, sont réalisés par un seul poinçon et une matrice à-positionnement règlable équipée du motif et d'un dispositif d'éjection du disque. 9- Boule réalisée selon le procédé et les moyens de la revendication 6, caractérisée en ce que ltopérationMde calibrage des demisphères autorise un traitement de finition simplifié de la boule après soudure des demi-sphères, à savoir un polissage en un minimum de passe, voire une seule passe et un traitement de surface également minime, même en utilisant à ltorigine une tôle simplement décapée. 10- Boule réalisée suivant le procédé et les moyens de la revendication 1, caractérisée en ce que, par sa réalisation par marquage sans usinage sur la tôle plane, le motif décoratif peut varier à l'infini et notamment, représenter des tracés géométri- ques, des figurines des personnages des sigles et autres inscriptions publicitaires, ....#. , susceptibles d'être exécutés en relief sur les poinçons ou matrices.