Brevet FR2477045A1 — publié le 19810904

Procédé et appareillaRe pour la fabrication de ressorts miniblocs. La présente invention concerne un procédé et un appareillage pour la fabrication de ressorts miniblocs. Les ressorts dits "miniblocs" sont connus; ils sont constitués par un fil dont le diamètre peut être- variable qui est enroulé en forme de spirale, à pas constant ou variable, de façon à présenter la forme générale de deux cônes opposés par leur base, chaque ctne pouvant avoir la forme d'un demi-tonneau. Ces ressorts présentent notamment l'intérêt, du fait de leur forme particulière, d'avoir une hauteur minimale, égale par exemple a deux fois le diamètre maximal du fil, lorsqu'ils sont comprimés à bloc. I1 existe actuellement un appareillage industrialisé pour la fabrication de tels ressorts; cet appareillage utilise un fil continu provenant dsune réserve qu'il préforme à froid grâce à la combinaison de la poussée de galets sur le fil et de la déformation du fil sous l'influence de deux doigts mobiles à déplacement mécaniquement prévu et d'un doigt écarteur permettant de faire varier le pas de la spirale du ressort. Cet appareillage présente essentiellement l'inconvénient de réaliser une déformation à froid du fil, ce qui risque de provoquer sur le fil des criques qui sont des amorces de rupture. On connait aussi un procédé de fabrication qui consiste à enrouler à chaud, l'une après l'autre, les deux extrémités coniques du ressort et aux deux extrémités d'une meme barre, et à terminer l'enroulement par la partie centrale avec un dispositif. en forme de pince qui amène les deux parties coniques en position coaxiale. L'enroulement est alors assez long; il en résulte des différences de températures, causes dtirrégularités d'enroulement. D'autre part, le procédé nécessite un outillage cofiteux propre à chaque modèle de ressort; il ne peut donc s'appliquer qu'aux grandes séries. La présente invention concerne un nouveau procédé de fabrication industrielle de ressorts miniblocs caractérisé en ce que l'on fixe les deux extrémités d'une barre.(rond par exemple) destinée à devenir le ressort, respectivement aux extrémités de deux mandrins puis on forme le ressort par enroulement simultané des deux mandrines, chacun de ces mandrins étant animé d'un mouvement convenable, ladite barre étant tendue entre les deux mandrins, à arrêter les mouvements des deux mandrins lorsque ces deux mandrins sont au voisinage immédiat l'un de l'autre, à retirer lesdits mandrins puis à former la fraction de spire centrale du ressort par une déformation à chaud de la fraction non enroulée de ladite barre, déformation qui amène les deux parties du ressort, préalablement enroulées sur les mandrines, à avoir le même axe. Par "mouvement convenable" des mandrines, on entend tout mouvement ou combinaison de mouvements permettant un enroulage suivant le pas recherché tout en maintenant la barre a l'état tendu entre les mandrins. Dans le cas le plus général, chaque mandrin est animé d'un mouvement résultant de la combinaison d'un mouvement de rotation autour de l'axe du mandrin, d'un mouvement de translation selon l'axe du mandrin et d'un autre mouvement de translation dans un sens perpendiculaire à l'axe du mandrin. Comme indiqué ci-dessus, tous ces mouvements sont programmés pour assurer, a tout instant, une tension-de la barre. La première opération consistant a réaliser les deux enroulements sur les deux mandrins -se termine lorsqu'il ne reste plus qu'une portion de barre non enroulée telle que l'on puisse retirer par simple translation les deux mandrins. Cette situation est obtenue lorsque les surfaces externes des mandrins sont pratiquement tangentes et qu'il reste donc à former environ une demie spire seulement du ressort. La seconde opération (déformatlon A chaud après retrait des mandrins) s'effectue avantageusement de la façon suivante : de part et d'autre de cette fraction de spire non encore enroulée,le le fil sera saisi par des matrices en forme qui maintiendront le fil pendant l'opération. On y appliquera une bigorne dont l'extrémité aura la forme de la spire à réaliser; lesdites matrices seront animées d'un mouvementpermettant l'appltication sans frottement du fil sur l'extrémité de la bigorne de fanon à former la spire Compte tenu de la latitude nécessaire pour retirer les mandrins à la fin de la première opération, on peut considérer que la deuxieme opération va faire pivoter les deux parties coniques d'environ 45 à 600 chacune. Dans le procédé selon l'invention, les deformations du fil initial dans l'une et l'autre des opérations s'effectuent par roulage sans frottement. Cette absence de frottement évite tout marquage préjudiciable au fil. Le procédé peut être facilement adapté la confection de ressorts miniblocs de forme et de dimensions différentes, en agissant sur les mouvements relatifs des mandrins. Ces mouvements relatifs des mandrins qu'il est possible de contrtler sont les suivants - rotation synchrone des deux mandrines, la vitesse de rotation pouvant Etre choisie mais constante pendant chaque opération ou pouvant varier de façon connue au cours de chaque opération; cette rotation synchrone est industriellement le mode le plus courant de réalisa tion de l'invention, notamment pour la fabrication des ressorts dont les deux parties coniques sont identiques; - rotation non synchrone des deux mandrins, cette rotation étant plus particulièrement intéressante pour la préparation de ressorts dont les parties coniques seraient dissemblables; comme cas particulier de rotation non synchronie, on peut citer le cas oùzaprès une rota tion initiale,llun des mandrins s'arrete pendant que l'autre pour suit sa rotation; - translation selon son axe d'un seul des mandrins; cette translation peut avoir lieu soit avant toute rotation des mandrines, soit pendant tout ou partie de ladite rotation; - translation selon leurs axes des deux mandrines, soit avant, soit pendant la rotation; - translation des mandrins l'un vers l'autre, l'un ou l'autre ou les deux mandrins pouvant etre mobiles; ce mouvement de translation doit autre convenablement conjugué avec les autres mouvements réci proues, notamment le mouvement de rotation des mandrins. Les mouvements réciproques des deux mandrins sont industriellement programmés selon la technique connue de programmation numérique ou par copiage hydraulique. Les mandrins utilisables pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention sont constitués par une surface d'enroulement cylindrique à base spirale dont chaque génératrice est paral lèle à l'axe de rotation du mandrin et dont la directrice est une spirale. L'extrémité du mandrin est pourvue d'un dispositif permettant d'y accrocher une extrémité de la barre. L'invention concerne également un appareillage industriel pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 1 représente achématiquément un ressort minibloc en forme de tonneau; on notera, en particulier) que les deux spires externes peuvent être avantageusement dans deux plans qui sont perpendiculaires ) l'axe du ressort; lorsqu'un ressort de ce type est comprimé au maximum, son épaisseur totale est sensiblement égale à deux fois l'épaisseur du fil formant les spires centrales; bien que ceci ne soit pas le cas pour le ressort représenté sur la figure > le fil utilisé pour réaliser ledit ressort peut être d'un diamètre différent aux extrémités du ressort et au centre de celuici; on peut, en particulier, utiliserun fil dont les deux extrémités ont un diamètre relativement faible et dont la partie centrale est assez grosse. La figure 2. représente, en plan schématique, le dispositif d'enroulement conforme 9 l'invention. La figure 3 est une vue en plan d'un mandrin d'enroulement du dispositif d'enroulement de la figure 2. La figure 4 est une vue de profil du mandrin de la figure 3. La figure 5 représente schématiquement une installation industrielle capable de mettre en oeuvre la première opération du procédé selon l'invention. La figure 6 représente schématiquement une installation de mise en oeuvre de la seconde opération dudit procédé. Sur la figure 2 ont été schématisés - en 1, le four dans lequel les fils (ou barres) sont réchauffés a une température de l'ordre de 9000; - en 2 et 3, les deux man mandrins dans leur position initiale; - en 4 et 5, les mandrins dans leur position finale. Les figures 3 et 4 montrent que chaque mandrin est essentiellement composé d'une surface d'enroulement cylindrique à base spirale 17, c'est-à-dire une surface réglée dont chaque géné- ratrice 18 est parallèle à l'axe de rotation 19 et dont la directrice 20 est une spirale. Chaque mandrin porte un guidage 21 dans lequel est fixé un moyen d'accrochage 22 de la barre à enrouler. Avant enroulement, les mandrins étant dans deux positions 2 et 3, le fil (ou la barre) alors rectiligne est accroché par ledit moyen d'accrochage 22. L'inclinaison de la barre par rapport à l'axe 19 dépend de la position des mandrins et détermine l'angle de l'hélice du ressort fini. Les mandrins sont alors soumis aux mouvements programmés qui provoquent l'enroulement du fil. La rotation de chaque mandrin, conjuguée avec le déplacement selon l'axe 19, détermine la variation de pas longitudinal du ressort selon le programme établi. Le mouvement de translation perpendiculaire à l'axe 19 est freiné de façon a maintenir la barre tendue entre les deux mandrins. Tous les mouvements starr8tent quand -les mandrins ont atteint les positions 4 et 5. Puis le mandrin situé en 5 est ramené en position 3. Le ressort ébauché est dégagé des mandrins et placé sur le dispositif de la figure 6. Su les figures 5 et 6 on a schématisé - en 1, un four dans lequel les fils (ou barres) coupés à longueur sont portés à la température de travail; - en 3, un transporteur amenant le fil depuis le four jusque sous le dispositif de réalisation du ressort; sur ce transporteur, on a schématisé . en 2, une lunette de sécurité permettant le contrôle de l'amenée du fil du ressort suivant, en fonction de l'état d'avancement des opérations en cours; . en 4, des éléments permettant un éventuel marquage; en 5, une butée de positionnement du fil. - lorsque le fil chaud est arrivé en butée 5 > il est amené au moyen d'élévateurs 6, en contact avec les extrémités des mandrins 7, et fixé sur ces extrémités au moyen de tout dispositif mécanique convenable (dont on a représenté en 9 un élément); ces mandrins sont portés par des poupées mobiles 8 qui en assurent le déplace ment longitudinal permettant leur dégagement à la fin de la pre mière opération; les mandrins (et les poupées) sont portés par des chariots 12 qui peuvent se déplacer dans deux directions horizon tales perpendiculaires sur un portique; la rotation. des mandrins et les déplacements convenables des chariots sont assurés par des moteurs tels que 10, 11 et 13 dont le fonctionnement et le synchro nisme sont assurés par commande programmée; - lorsque l'enroulement convenable a été réalisé (fin de la première opération), le ressort intermédiaire est descendu par une table ascenceur 14 jusqu'd une unité de formage comportant deux mors 15 convenablement positionnés et une bigorne portée par un porte bigorne 16; lorsque la bigorne est venue en appui dans le centre de la partie rectiligne du ressort intermédiaire, les deux mors 15 sont animés d'un mouvement apte a former la partie centrale du res- sort autour de ladite bigorne. La présente invention concerne également l'appareillage utilisable pour la mise an oeuvre du procédé; ledit appareillage comportera - des moyens pour enrouler convenablement sur deux -mandrins deux par ties d'un fil de façon 9 former les deux parties coniques d'un res sort minibloc; - des moyens pour retirer les mandrins; - et des moyens pour amener en coîncidence les axes des deux parties coniques, par déformation de la spire centrale détendue reliant ces deux parties coniques Les moyens à utiliser pour enrouler sur deux mandrins les deux parties d'un fil comporteront - des moteurs d'entraînement pas à pas de chaque mandrin; ces moteurs pourront être couplés; ils seront prévus pour entraîner les mandrins en rotation à des vitesses de l'ordre de 10 å 100 tr/min; - au moins un moteur pas à pas assurant la translation d'au moins un des mandrins selon son axe; la vitesse de translation sera générale ment comprise entre 0 et 500 mm/s; - un moteur assurant la remise en place des mandrins à la fin de la première opération et,lorsque le ressort intermédiaire a été évacué, ce meme moteur servira avantageusement aussi a réguler la tension du fil pendant la première opération; - des glissières permettant les déplacements des divers organes mobiles; - un programmateur numérique permettant la commande des divers moteurs en fonction du programme prévu pour chaque type de ressort. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication industrielle de ressorts miniblocs caractérisé en ce que l'on fixe les deux extrémités d'une barre (rond par exemple) destinée a devenir le ressort, respectivement aux extrémités de deux mandrins puis on forme le ressort par enroulement simultané des deux mandrins, chacun des ces mandrins étant animé d'un mouvement convenable, ladite barre étant tendue entre les deux mandrins, a arrêter les mouvements des deux mandrins lorsque ces deux mandrins sont au voisinage immédiat l'un de l'autre} a retirer lesdits mandrins puis à former la fraction de spire centrale du ressort par une déformation a chaud de la fraction non enroulée de ladite barre, déformation qui amène les deux parties du ressort, préalablement enroulées sur les mandrins, à avoir le meme axe. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après retrait desdits mandrins le fil issu des deux enroulements sera saisi par des matrices en forme, on appliquera sur la partie centrale du fil, entre les deux matrices, une bigorne dont l'extrémité aura la forme de la spire à réaliser et lesdites matrices seront animées dtun mouvement amenant les axes des deux enroulements à coïncider. 3. Appareillage pour la mise en oeuvre d'un procédé selon Ia revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte - deux mandrins comportant une extrémité sur laquelle l'extrémité d'une barre a ressort peut être fixee; - des moyens pour enrouler convenablement sur les deux mandrins simul tanément les deux extrémités du fil; - des moyens pour retirer les mandrins lorsque ceux-ci arriveront au voisinage l'un de l'autre; - des moyens pour amener en cotacidence les axes des deux parties enroulées préalablement sur les deux mandrines, cette opération étant effectuée par déformation à chaud de la spire non enroulée. 4. Appareillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque mandrin est constitué par une cylindrique a base spirale dont chaque génératrice est parallèle à llaxe de rotation du mandrin et dont la directrice est une spirale.