Brevet FR2499883A1 — publié le 19820820

La présente invention concerne un dispositif de retenue pour poinçon, destiné à être utilisé dans des presses d'usinage, et se rapporte plus particulièrement à un tel dis- positif, du type généralement décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 174 648 du 20 novembre 1979 au nom du Demandeur. Ce brevet enseigne un dispositif de retenue pour poinçon, qui comprend un organe de verrouillage compor- tant des extrémités de forme cylindrique diamétralement oppo- sées, destinées à venir tangentiellement en prise, selon une relation de coincement, avec une face inclinée du poinçon et avec une face inclinée d'une cavité ménagée à l'intérieur du disposi- tif de retenue,de manière à maintenir fermement le poinçon dans ce dernier. L'organe de verrouillage est sollicité de manière à effectuer cette venue en prise avec coincement tangentiel au moyen d'un ressort hélicoïdal dont une extrémi- té porte vers le bas sur l'organe de verrouillage. Bien que le montage représenté dans ce brevet antérieur convienne admirablement pour être utilisé avec des poinçons présentant une extrémité de poinçonnage circulaire, les recherches qui ont conduit à l'invention ont montré que lorsque le poinçon est muni d'une extrémité de poinçonnage non circulaire, l'organe de verrouillage peut être légèrement oblique par rapport aux faces inclinées du poinçon et de la cavité, de telle sorte que le poinçon peut être retenu dans une posi- tion pour laquelle son extrémité de poinçonnage non circu- laire a subi au moins une légère rotation angulaire par rap- port à sa position d'orientation précise qui est prévue. La présente invention a essentiellement pour but de permettre la réalisation d'un dispositif de retenue pour poinçon, qui est conçu de telle sorte que, lorsque le poin- çon est introduit dans le dispositif de retenue, il subit automatiquement une rotation jusqu'à atteindre la position d'orientation précise qui est désirée. L'invention vise en outre à permettre la réali- sation d'un dispositif de retenue pour poinçon, qui est de construction économique et qui comporte un miniium d'émenft s constitutifs présentant des formes simples. Dans le dispositif, selori 'invefit ion, de retenue pour poinçon du type comportant une Lige à section droite circulaire et muni à son extrémité inférieure d'un élément de poinçonnage non circulaire, le po2nron présente une por- tion de paroi latérale plane au niveau de son extrénité su- périeure et une paroi plane s'étendant axialement, inclinée radialement vers l'intérieur et s'étendant vers le bas à partir de l'extrémité inférieure de la portion de paroi plane supérieure, et ledit dispositif comprend un bloc de retenue de poinçon, comportant un perçage circulaire présentant des dimensions lui permettant de recevoir le poinçon selon un ajustement précis et comportant un organe de butée contre lequel l'extrémité supérieure de la tige du poinçon est destinée à porter à fond lorsque le poinçon est tota:lement inséré dans le perçage, le bloc de retenue comportarnt en ou- tre une cavité qui y est ménagée et qui débouche radialement dans le perçage, la casvté présentant une paroi plane s'étendant verticalement et inclinée vers le bas en direc- tion de l'axe vertical du perçage, selon un angle légère- mnient supérieur à l'angle d'inclinaison de la paroi inclinée du poinçon, un organe de verrouillage mor, t dans la cavité, présentant un axe de symétrie s'étendant transversaJement par rapport à l'axe du perçage et comportant des portions de surface cylindrique diamétralement opposées, parallèles audit axe et destinées à porter selon un contact à lignes tangentielles de coincement contre les parois inclinées pla- nes du poinçon et de la cavité de manière à empècher toute extraction du poinçon vers le bas à travers le perçagJe, et une lamne-ressort à section droite plane montée dans la cavité et présentant une première partie terminale retenue dans la cavité et sa partie terminale opposée portant à plat contre le côté supérieur de l'organe de verrouillage et destinée à orienter l'organe de verrouillage de telle sorte que son axe est perpendiculaire à l':axe du perçage et à sol- liciter élastiquement l'organe de verrouillaqe vers le bas pour l'amener audit contact tangentiel avec les parois in- clinées du poinçon et de la cavité, la lame-ressort présentant une puissance suffisante pour solliciter l'orgbne de srros.il-- lage vers le bas contre leo parois inclinées du poinçon es, de la cavité, de manière à faire tourner le poinçon autour de son axe vertical dans le perçage jusqu'à ce qu'il attei- gne une position pour laquelle les lignes de contact tan- gentielles sont parallèles entre elles et sont perpendicu- laires à l'axe vertical du poinçon, l'extrémité supérieure de la cavité présentant une étendue radiale qui limite le déplacement radial vers l'extérieur de l'organe de verrouil- lage, de telle sorte que le poinçon peut être inséré dans le perçage afin de ne porter à fond contre l'organe de butée que lorsque la portion de paroi latérale plane du poinçon est généralement alignée radialement avec la cavité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente une vue en coupe verticale d'un dispositif de retenue de poinçon selon l'invention; la figure 2 représente une vue en coupe prise le long de la ligne 2-2 de la figure 1; et la figure 3 représente une vue similaire à celle de la figure 1 et illustre la façon dont l'organe de verrouil- lage de poinçon est déplacé pour libérer le poinçon du bloc de retenue. En se référant à la figure 1, le dispositif de retenue pour poinçon selon l'invention comprend essentiel- lement un bloc 10 de retenue de poinçon, qui est monté sur un sabot supérieur 12 de matrice à mouvement alternatif. Un poinçon 14 comporte une tige 16 généralement cylindrique, dont la paroi latérale est usinée de manière à présenter un plat 18 à proximité de l'extrémité supérieure du poinçon. L'extrémité inférieure du poinçon est munie d'un élément de poinçonnage non circulaire 19 (figure 3) qui est orienté avec précision par rapport au plat 18. Une partie concave 20 est formée dans la paroi latérale du poinçon directement au-dessous du plat 18. Cette partie concave 20 comprend de préférence une face plane 22 inclinée vers l'intérieur, dont l'extrémité inférieure est tangente à une surface 24 courbée vers l'extérieur. L'extrémité supérieure de la face 22 coupe l'extrémité inférieure du plat 18 selon une ligne droite 25 qui est perpendiculaire à l'axe vertical du poinçon. Le bloc de retenue 10 comprend un corps infé- rieur 26 et une plaque supérieure 28 de couverture qui sont assujettis l'un à l'autre par des vis 30 (figure 2). Le bloc de retenue 10 est mis en place avec précision sur le sabot 12 de matrice au moyen de goujons 32 et est fixé fermement sur ce dernier par des vis 34. Le corps 26 du bloc de retenue 10 comporte un perçage cylindrique 36 réalisé avec précision et destiné à recevoir selon un ajustement précis la tige 16 du poinçon 14. Au niveau d'un côté du perçage 36, le corps 26 comporte une cavité 38 qui s'étend vers le bas à partir de la face supérieure du corps. La partie de la cavité 38 qui coupe le perçage 36 est délimitée par deux parois latérales 40 qui sont parallèles et qui s'étendent verticalement Au niveau de son extrémité supérieure, la cavité 38 s'étend latérale- ment vers l'extérieur de manière à présenter un prolongement 42 et se termine par une poche 44 qui est munie d'un épaule- ment 46. Au-dessous du prolongement latéral 42 de la cavité 38, cette dernière comporte une paroi ou face latérale exté- rieure 48 qui est inclinée par rapport à l'axe vertical du perçage 36 de manière à converger au moins légèrement par rapport à la face inclinée 22 du poinçon 14. Par exemple, la face 22 peut être inclinée par rapport à la verticale selon un angle d'environ 15 et la face 48 de la cavité peut être inclinée par rapport à la verticale selon un angle d'environ 22,50, de telle sorte que l'angle compris entre les deux faces planes 22 et 48 présente une valeur d'environ 7,50. Le dispositif destiné à immobiliser ou retenir le poinçon 14 dans le bloc 10 comprend un organe de verrouil- lage formé par un rouleau cylindrique 50 présentant une sec- tion droite circulaire. Au niveau de ses extrémités opposées, le rouleau 50 comporte des bouts d'arbres 52 qui font sail- lie axialement et qui pénètrent librement dans des fentes inclinées 54 ménagées dans les parois latérales '0 de manière à former des pistes de guidage destinées à retenir le rou- leau dans la cavité 38. Le rouleau 50 est sollicité t-2rs le bas de la cavité 38 par une lame-ressort 56 présentant une section droite généralement plane__4e ressort 56 comprend deux branches 58 et 60 qui sont reliées par une partie de rappel courbe et élargie 62. La partie de rappel courbe 62 présente une longueur en arc de cercle correspondant à une valeur supérieure à 1800,de telle sorte qu'en position de repos les branches 58 et 60 du ressort divergent en s'écartant de la partie de rappel courbe 62. Cependant, en se référant aux figures 1 et 3, le ressort 56 est repré- senté à l'état comprimé. L'épaulement 46 sert d'élément d'appui pour la partie de rappel courbe 62 du ressort de manière à maintenir ce dernier en position dans la cavité 38. La branche 58 du ressort, qui est la plus longue, porte vers le bas sur la face supérieure du rouleau 50 et la bran- che 60 du ressort, qui est la plus courte, porte contre la face inférieure de la plaque supérieure 28. En se réfé- rant à la figure 2, la branche 58 du ressort 56 s'étend au- dessus de la face supérieure du rouleau 50 sur sensiblement toute la longueur de ce dernier. Le rouleau 50 présente de 2o préférence une longueur supérieure à son diamètre. Le res- sort 56 est déformé et maintenu par la cavité 38 de telle sorte que la ligne de contact tangentielle existant entre la branche 58 et le rouleau 50 est à tout moment perpendicu- laire à l'axe du perçage 36 et il en résulte que le rouleau est orienté par le ressort de telle sorte que son axe est toujours précisément horizontal. Le corps 26 de retenue comporte également un perçage incliné 64 qui s'étend vers le haut à partir de la face inférieure du corps et qui coupe la face inclinée 48 de la cavité 38. Une partie du perçage 64 comporte un tarau- dage 66 de manière à pouvoir recevoir la partie filetée 68 d'un outil 70 destiné à libérer le rouleau de verrouillage de son maintien en prise avec la face inclinée 22 du poin- çon 14. La partie de rappel courbe et élargie 6. du ressort 56 communique à ce dernier unr cla!Jicité sef-ible- ment plus importante que celle qui lui serait commrriuniqure si les deux branche3 58 et 60 étaient simplement reliées par 6 2499883 une partie de rappel coudée selon la fsrae d'un V. En outre, le ressort 56 est relativement puissant et, du Fait qu'il porte à plat contre la face supérieure du rouleau 50 sur sensiblement la totalité de la longueur du rouleau, il exer- ce sur ce dernier une force orientée vers le bas qui est relativement importante. Cette force relativement importante exercée sur la totalité de la longueur du rouleau, combinée avec le fait que le rouleau porte contre la face inclinée 48 de la cavité 38, maintient l'axe de symétrie du rouleau parfaitement horizontal, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe vertical du perçage 36. De plus, le ressort 56 est suf- fisamment puissant pour que, si la ligne de contact entre le rouleau 50 et la face inclinée 22 ménagée sur la tige 16 du poinçon n'est pas initialement parallèle à l'axe de symétrie du rouleau, la force exercée vers le bas par le res- sort sur le rouleau présente une valeur suffisante pour fai- re tourner le poinçon 14 autour de son axe vertical jusqu'à ce qu'il atteigne une position pour laquelle les lignes de contact entre le rouleau 50 et les faces inclinées 22 et 48 et l'axe de symétrie du rouleau sont précisément parallèles les unes aux autres et p-réceisément perpendiculaires à l'axe vertical du perçage 36. Du fait que le po.inçon 14 est usiné initialement de telle sorte que l'extrémité de poinçonnage non circulaire 19 du poinçon présente une relation angulaire prédéterminée par rapport à la face inclinée 22 de la partie concave 20, le ressort 56 donne la certitude que i'ext.r6::ite 19 du poinçon occupe une position prédéterminée par rapport au bloc de retenue lorsque le poinçon est totalement intro- duit dans le perçage 36 de telle sorte que sonr etrémité supérieure porte a fond contre la face inférieure de la pla- que supérieure 28. Lorsqu'on désire monter le poinçon l'intérieur du bloc de retenue, le poinçon est orienté de telle sorte que la face plane 18 ménagée au niveau de l'eoutrémité su- périeure du poinçon est généralement alignée;.avec la cavitu 38. Le poinçon est alors inséré vers le haut danr i, p:rçaue 36 du biol de retenue, de telle sorte que l'xtré?mit:;up&- rieure du plt 15 porte contre le erouleau 50. Le ro5 e 0iu 50 est alors déplacé vers le haut par le mouvement ascendant du poinçon de manière à comprimer le ressort 56. Les dimen- sions de la cavité 38 sont établies de telle sorte que lors- que le ressort 56 est totalement comprimé et que le rouleau 50 est contigu à l'extrémité supérieure de la cavité, ce rouleau 50 fait encore saillie radialement dans le perçage 36 et il en résulte que l'extrémité supérieure du poinçon ne peut porter à fond contre la face inférieure de la plaque 28 que lorsque la face plane 18 est alignée de façon à être io généralement parallèle à l'axe du rouleau 50. Dans ces con- ditions, le rouleau 50 est sollicité vers le bas par le res- sort 56 de manière à porter tangentiellement selon une rela- tion de coincement contre les faces planes 22 et 48. Par conséquent, le poinçon est ainsi fermement maintenu à l'in- térieur du bloc de retenue, l'extrémité de poinçonnage non circulaire 19 étant convenablement orientée. Dans l'éventua- lité o le rouleau 50 est légèrement incliné ou bien dans celle o le poinçon n'est pas orienté angulairement avec précision par rapport à l'axe du rouleau 50, la force exercée par la branche 58 du ressort agissant vers le bas sur le rouleau 50 amène ce dernier à occuper sur la face 48 une posi- tion pour laquelle son axe est perpendiculaire à l'axe verti- cal du perçage cylindrique 36. En même temps, la force exer- cée par le ressort est suffisamment importante pour amener le rouleau à faire tourner le poinçon autour de son axe ver- ticalde telle sorte que la ligne de contact entre le rouleau et la face 22 est aussi précisément perpendiculaire à l'axe vertical du perçage 36 du poinçon. Pour enlever le poinçon du bloc de retenue, il est simplement nécessaire de visser l'outil 70 vers le haut dans le perçage 64 selon une distance suffisante pour dépla- cer le rouleau 50 vers le haut jusqu'à ce qu'il atteigne une position pour laquelle il libère la face latérale plane 18 du poinçon. Ce dernier peut alors être facilement retiré. Le rouleau 50 est ensuite maintenu dans la cavité 38 du fait que les bouts d'arbre 52 portent intérieurement contre les extrémités 54. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et qu'on pourra y apporter toute modifi- cation utile, notamment dans le domaine des équivalences techniques, sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Dispositif de retenue pour poinçon (14) du type comportant une tige (16) à section droite circulaire et muni à son extrémité inférieure d'un élément de poinçon- nage non circulaire (19), dispositif caractérisé par le fait que le poinçon présente une portion de paroi latérale plane (18) au niveau de son extrémité supérieure et une paroi pla- ne (22) s'étendant axialement inclinée radialement vers l'intérieur et s'étendant vers le bas à partir de l'extré- mité inférieure de la portion de paroi plane supérieure, et que ledit dispositif comprend un bloc (10) de retenue de poinçon, comportant un perçage circulaire (36) présentant des dimensions lui permettant de recevoir le poinçon selon un ajustement précis et comportant un organe de butée (28) contre lequel l'extrémité supérieure de la tige du poinçon est destinée à porter à fond lorsque le poinçon est totale- ment inséré dans le perçage, le bloc de retenue comportant en outre une cavité (38) qui y est ménagée et qui débouche radialement dans le perçage, la cavité présentant une paroi plane (48) s'étendant verticalement et inclinée vers le bas en direction de l'axe vertical du perçage, selon un an- gle légèrement supérieur à l'angle d'inclinaison de la paroi inclinée du poinçon, un organe de verrouillage (50) monté dans la cavité, présentant un axe de symétrie s'étendant transversalement par rapport à l'axe du perçage et comportant des portions de surface cylindrique diamétralement opposées} parallèles audit axe et destinées à porter selon un contact à lignes tangentielles de coincement contre les parois in- clinées planes du poinçon et de la cavité de manière à empê- cher toute extraction du poinçon vers le bas à travers le perçage, et une lame-ressort (56) à section droite plane montée dans la cavité et présentant une première partie ter- minale (62) retenue dans la cavité et sa partie terminale opposée (58) portant à plat contre le côté supérieur de l'organe de verrouillage et destinée à orienter 1' org3ane de verrouillage de telle sorLe que son axe est perpcndiculaire à l'axe du perçage et à solliciter élastiquerent l'org1ane de verrouillage vers le bas pou- l'amener audit contact tangen- tiel avec les parois inclinées du poinçon et de la cavité, la lame-ressort présentant une puissarce suffisante pour sol- liciter l'organe de verrouillage vers le bas contre les pa- rois inclinées du poinçon et de la cavité, de manière à Faire tourner le poinçon autour de son a;.e vertical danis le perçage jusqu'à ce qu'il atteigne une position pour laquelle les lignes de contact tangentielles sont parallèles entre elles et sont perpendiculaires à l'axe vertical du poi.çon, l'extrémité supérieure de la cavité présentant une étendue radiale qui limite le déplacement radial vers l'extérieur de l'organe de verrouillage de telle sorte que le poinçon peut être inséré dans le perçage afin de ne porter i fond contre l'organe de butée que lorsque la portion de paroi la- térale plane du poinçon est généralement alignée radialement avec la cavité. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe de verrouillage est constitué par un rouleau cylindrique (50) présentant une section droite circulaire. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le rouleau cylindrique co'porte des bouts d'arbre (52) faisant saillie axialement; partir des extrémités opposées de ce dernier, la cavité comportant-. de chaque côté des pistes de guidage frormées par des fentes inclinées (54) dans lesquelles les bouts d'arbre font sail- lie pour retenir le rouleau dans la cavité. 4. Dispositif suivant l'une des revendica[tians 1 ou 2, caractérisé par le fait que la lame-ressort porte sur sensiblement la totalité de la longueur du rouleau for- mant l'organe de verrouillage. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que le rouleau présente une lonqueur supérieure à son diamètre. ({. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le ait que la portion dc paroi latérale plane existant au ni-eau de l'extrémité supérieure du:ciri- çon coupe 1] parai inclinée du poidço-n elor' une iiinr- drI; te (253 perpendiculaire ' l'axe du poinçon. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que la portion de paroi latérale pla- ne existant au niveau de l'extrémité supérieure du poinçon est parallèle à l'axe du poinçon. 8. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la première partie terminale de la lame-ressort comporte une courbe de rappel élastique (62) destinée à communiquer une élasticité supplémentaire au res- sort. 9. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la lame-ressort comprend deux branches (58, 60) reliées par une partie de rappel courbe (62), cette dernière constituant ladite première partie ter- minale du ressort et étant maintenue dans une partie (44) de la cavité qui est radialement plus éloignée de l'axe du perçage que la face inclinée de la cavité. 10. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le bloc de retenue comprend un corps (26) comportant une face supérieure et une plaque supé- rieure (28) fixée sur cette face supérieure, le perçage et la cavité s'étendant jusqu'à la face supérieure du corps et étant fermés par la plaque supérieure, la lame-ressort com- prenant deux branches élastiques reliées par une partie de rappel courbe, l'une des branches portant vers le bas sur l'organe de verrouillage formé par le rouleau et l'autre branche (60) portant vers le haut contre la face inférieure de la plaque supérieure. 11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé par le fait que la partie de rappel courbe pré- sente une longueur en arc de cercle correspondant à une va- leur supérieure à 1800 et que lorsque le ressort est à l'état de repos, les branches divergent à partir de la partie de rappel courbe. 12. Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé par le fait que la cavité comporte une partie 44) qui est séparée de l'axe du perçage par une distance radialement plus importante que la face inclinée de la cavité, la partie de rappel courbe étant logée dans ladite partie 1X de la cavité. 13. Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé par le fait que la partie de la cavité comporte un épaulement (46) s'étendant verticalement et contre lequel peut porter la partie de rappel courbe de manière à limiter le déplacement du ressort dans un sens radial en direction du perçage.