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"LE JOINT METALLOPLASTIQUE FRANCAIS"
L'invention se réfère aux découpage des métaux minces par le moyen d'un poinçon de faible hauteur enfoncé dans une masse de
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caoutchouc, ledit poinçon reposant par exemple sur une table fixe tandis que la masse de caoutchouc est portée par la tête mobile d'une presse à l'intérieur d'une frette de retenue appropriée. Le découpage résulte du pliage et de l'étirage du métal au droit de l'arête vive du poinçon.
Pour réaliser le découpage, il faut que la pression exercée par le caoutchouc le long de l'arête de coupe dépasse une limite déterminée. Avec les dispositions connues, le' caoutchouc se compor- te à peu près comme un liquide ; la pression est sensiblement la même en tous les points de la masse. Il en résulte que la force que la presse doit développer pour réaliser le découpage doit être supérieure au produit de la pression spécifique minimum nécessaire le long de l'arête de coupe par la surface totale d'appui de la masse sur la table. Dès qu'on a à découper des pièces de dimensions un peu importantes, cette force devient extrêmement grande et dépasse les possibilités des presses méoaniques à grandzendement.
On doit alors utiliser des presses hydrauliques encombrantes, coû- teuses et extrêmement lentes, de telle sorte que le procédé au caoutchouc devient sans intérêt en dépit de ses avantages techni- ques fondamentaux.
La présente invention permet de remédier aux inconvénients qui précèdent. Le procédé qui en forme l'objet consiste à comprimer la masse de caoutchouc non plus régulièrement sur toute sa surface, mais bien localement, dans une' ou plusieurs zones qu'on déplace de façon appropriée de manière à leur faire balayer toute la surface de la masse.
L'invention repose sur cette constatation d'expérience que l'assimilation de la masse de caoutchouc à une masse liquide n'est qu'une approximation assez grossière qui ne vaut que dans certaines
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hypothèses déterminées. S'il est en effet à peu près exact qu'une masse de caoutchouc comprimée par un piston dans un cylindre qu'el- le remplit à peu près en section à l'état libre donne une pression régulière en tous les points de la paroi suivant le principe de Pascale on comprend sans peine qu'un poinçon reposant sur du caout- chouc ne peut le traverser que par une opération de découpage, alors qu'il traverserait toujours un liquide visqueux en un temps plus ou moins long ;
dit, le caoutchouc ne permet pas des écoulements illimités dans le sens parallèle à la surface d'appui (donc transversal par rapport à la pression). Il en résulte qu'une compression locale de la masse de caoutchouc en appui sur la table ne donne lieu qu'à un écoulement transversal limité. On comprend donc qu'avec un caoutchouc de dureté appropriée, la pression dans la zone comprimée puisse atteindre et dépasser la valeur limite de découpage bien que cette même pression soit nulle ou plus faible dans les zones voisines.
Suivant l'invention, on réduit encore l'écoulement transversal en assurant un passage progressif entre les zones comprimées et celles non comprimées, c'est à dire de telle manière qu'à un moment déterminé quelconque de l'opération une zone à compression maximum soit séparée d'une zone à compression nulle ou minimum par'des zones intermédiaires dans lesquelles la pression diminue progressivement quand on va de la première à la seconde. Le caoutchouc se trouve ainsi pincé de chaque côté de la zone à compression maximum, ce qui s'oppose à son écoulement vers la zone à compression minimum.
Pour avoir une image matérialisée de l'invention, on peut supposer que le procédé objet de celle-ci est mis en oeuvre,non plus avec une presse, mais bien en faisant rouler sur la masse de caoutchouc, par exemple dans le sens de sa plus grande dimension, un rouleau très lourd et de très grand diamètre. On réalise bien
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ainsi une zone à compression maximum entourée de zones à pressions décroissantes et tout ce système balaye toute la surface de la mas- se comme une onde de hautes pressions barométriques balaye un pays.
On comprend ainsi plus aisément d'une part que moyennant certaines conditions de dureté du caoutchouc la pression dans la zone à compression maximum peut dépasser la limite de découpage et assurer ainsi celui-ci sur toute la surface de l'outil, d'autre part que le poids du rouleau susceptible d'assurer ce découpage en quelque sorte progressif, est bien inférieur à celui dont il faudrait char- ger un piston appuyant aur toute la surface de la masse de caout- chouc pour obtenir un découpage d'un seul coup.
La solution sus-exposée du rouleau chargé n'ext pas irréa- lisable en pratique, par exemple en ne conservant dudit rouleau que le secteur utile et en assurant la poussée de charge par un moyen mécanique ou hydraulique. Mais elle conduit à des machines encombrantes et malcommodes. Suivant l'invention, le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus comporte une série de poussoirs jointifs reposant sur la masse de caoutchouc et un @ mécanisme actionnant lesdits poussoirs aveo un déphasage appro- prié pour chacun d'eux par rapport au suivant.
On comprend sans peine qu'ainsi les poussoirs viennent suc- cessivement exercer sur la masse de caoutchouc la compression maximum pour laquelle ils ont été réglés, et que, de plus, quand un poussoir quelconque se trouve à la position de compression maximum, il est entouré de poussoirs se trouvant de plus en plus loin de cette position. On a ainsi remplacé en quelque sorte la périphérie à courbure continue du rouleau par une série d'es- caliers très voisins les uns des autres.
Suivant l'invention, en outre, la période de mouvement des
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poussoirs comporte une position à laquelle ils sont tous éloignés de la position de compression maximum, la masse de caoutchouc étant alors libre ou à peu près libre. Suivant l'invention, enfih, la table sur laquelle s'opère le découpage est elle même mobile et assure un dégagement complet de l'espace de travail à la position la plus écartée des poussoirs.
Les poussoirs peuvent être actionnés par des excentriques régulièrement décalés les uns par rapport aux autres sur un arc total de l'ordre de 180 , ce qui ménage un arc mort d'environ 180 également pour assurer le dégagement de tous les poussoirs.
Quant à la table,, elle peut avantageusement être actionnée par un mécanisme à croix de Malte l'amenant par saccades à sa position de travail pendant que les excentriques de commande des poussoirs se trouvent dans l'arc mort précité-
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :
Fig. 1 est une vue de coté d'une machine suivant l'invention, avec une coupe d'un des dispositifs élastiques de sécurité;
Fig. 2 est la vue en bout correspondante.
Fig. 3 est une vue schématisée en coupe longitudinale montrant le début de l'opération de découpage.
Fig. 4 est une vue en bout de l'arbre vilebrequin de commande des poussoirs.
Fig. 5 à 12 sont des vues en coupe transversale par 'le plan moyen de la bielle moyenne de la rangée de bielles de oomman- de des poussoirs, montrant les pièces à huit positions successives différentes.
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La machine représentée en fig. 1 et 2 comporte un socle 1 portant quatre colonnes verticales 2 dont les extrémités épaulées supportent une plaque horizontale 3 serrée en place par des écrous 4 agissant par l'intermédiaire de dispositifs élastiques permettant à la plaque 3 de se soulever d'une petite quantité quand elle est sollicitée par un effort supérieur à une limite déterminée. L'un de ces dispositifs a été coupé en fig. 1 pour en laisser aperce- voir le détail. Il comporte un disque de caoutchouc 5 emprisonné entre deux rondelles métalliques coniques 6 dont les faces d'appui soncreusées de rainures 6a dans lesquelles le caoutchouc de la rondelle 5 vient fluer sous l'action de la compression.
La plaque 3 porte sur sa face inférieure des paliers suppor- tant un arbre vilebrequin 7 pourvu de anze portées excentrées 7a (fig. 3) dont les axes d'excentrement sont décalés de 15 les uns par rapport aux autres, embrassant ainsi un angle total de 165 , comme le montre clairement fig. 4 dans laquelle lesdits axes ont été référencés respectivement par les lettres A à K. Chaque portée 7a est associée à une bielle 8 (fig. 1 et 3) dont le pied pend vers le bas.
A la plaque supérieure 3 sont encore fixées quatre colonnet- tes 9 (fig. 1) qui descendent latéralement pour supporter une pla- que de guidage 10 (fig. 1 et 5) dont la partie centrale'est creusée d'une ouverture rectangulaire servant de logement à onze poussoirs rectangulaires jointifs 11 correspondant respectivement aux ônzes bielles 8. Chacun de ces poussoirs (fig. 5) est entaillé vers le haut et suivant son axe vertical d'une entaille borgne lla dans .laquelle coulisse à jeu réduit l'extrémité arrondie 8a de la bielle 8 correspondante.
Les poussoirs 11 s'élargissent transversalement vers le bas pour constituerles pieds llb qui se logent dans une ouverture centrale rectangulaire prévue dans une seconde plaque
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de guidage 12 reliée à la plaque 10 par des entretoises vertica- les 13 (fig. 5 et 1). Comme montré, les entretoises 13 ont une tête supérieure 13a, mais ne possèdent pas d'épaulement sous la plaque 10, de telle sorte qu'elles peuvent monter par rapport à celle-ci. D'autre part entre les plaques 10 et 12 est insérée une masse de caoutchouc 14 entourant l'ensemble des poussoirs 11 et formant ressort d'écartement desdites plaques l'une par rapport à l'autre.
On remarquera encore que les pieds llb des poussoirs ne traversent pas la plaque 12 dans le bas de l'ouverture centra- le de laquelle est insérée une masse de caoutchouc 15.
La machine représentée comporte encore une table de tra- vail 16 (fig. 1 et 5) portant sur sa face inférieure des gou- jons verticaux de guidage 17 coulissant dans des blocs 18 fixés sur le socle 1. Sous la table 16 coulissent transversalement deux coulisseaux 19 montés à rotation sur deux portées excen- trées 20a d'un arbre 20 parallèle à l'arbre 7 sus-décrit. L'ar- bre 20 est porté par les blocs 18 et il supporte au delà des colonnes 2 une croix de Malte 21 (fig. 1, 2 et 5) à six branches.
Cette croix 21 est commandée par un pignon 22 calé sur un arbre intermédiaire 23 porté par deux supports 24 fixés au socle 1. Pour ne pas compliquer inutilement le dessin on n'a pas représenté le détail de conformation de la croix 21 et du pignon 22 qui cons- tituent un mécanisme bien connu dans la technique.
L'arbre 23 est pourvu d'un engrenage 25 en prise avec un engrenage égal 26 monté f ou sur l'arbre 7, mais susceptible d'être embrayé avec celui-ci par un'crabot 27-28 dont la partie coulissante 28, so- lidaire angulairement de l'arbre 7, est commandée axialement par une fourchette 29 portée par un levier 30 pivoté en 31 sur
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un dé fou sur l'arbre 23 et se prolongeant au delà de celui-ci pour venir recevoir l'action d'un doigt 32 monté sur un arbre transversal 33 porté par des supports 34 et pourvu de leviers de manoeuvre 35.
Un ressort 36 tend à rappeler le levier 30 à la position débrayée et ledit levier est en outre pourvu d'un doigt 37 qui vient porter contre. la face latérale d'une bague 38 calée en bout de l'arbre 20, ladite bague étant oreusée d'une rainure qui ne permet le mouvement de débrayage du levier 30 que pour une seule des six positions angulaires que la croix de Malte 21 impose à l'arbre 20.
La table 16 porte un marbre 39 sur lequel est posé l'outil de découpage 40.
Le fonctionnement est le suivant.
L'arbre 7 étant entraîné en rotation continue par exemple par une courroie d'entratnement passant sur un volant 41 calé sur lui, les bielles 8 reçoivent un mouvement alternatif ver- tical avec déphasage régulier de 15 quand on passe d'un pous- soir au suivant. On notera de suite qu'en raison de la répar- tition des excentricités successives sur 165 et qui assure ce déphasage, il existe un moment où toutes les bielles sont sou- levées d'au moins la moitié de leur course (quand le rayon F de fige 4 se trouve dirigé vers le haut) et, inversement, un moment où elles sont toutes abaissées d'au moins la moitié de leur course (quand 9 est dirigé vers le bas).
Les choses sont d'autre part réglées de telle sorte que la position de la bague 38 qui permet de débrayage des crabots 27-
28 corresponde à la position basse des coulisseaux 19 et par conséquent de la table 16. Au repos, par conséquent,ladite ta- ble est à sa position la plus basse pour laquelle un espace no- table est ménagé entre ladite table et la plaque 12 (position
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de fig. 5).
On notera encore que lorsque la masse de caoutchouc 14 n'est pas comprimée, les pieds 8a des bielles ne viennent pas toucher le fond des entailles lla, comme le montre notamment la fig. 6.
Ceci étant, si l'on manoeuvre les leviers 35, on provoque l'encrabotage des crabots 27-28 et la mise en rotation de l'ar- ' bre intermédiaire 23. Les crabots 27-28 étant à dent unique, l'encrabotage se produit toujours pour une même position de l'arbre 7, savoir celle pour laquelle les bielles 8 sont toutes soulevées d'une demi-course au moins, c'est à dire celle pour laquelle le rayon F de fig. 4 est dirigé vers le haut, C'est la position figurée en fig. 5, puisque la bielle qui s'y trou- ve représentée est la bielle moyenne de la rangée, correspon- dant donc au rayon F.
Pendant le demi-tour suivant de l'arbre 7 la bielle 8 consi- dérée s'abaisse, mais, comme sus-indiqué, son pied 8a ne touche pas le fond de l'entaille 11a du poussoir correspondant, lequel n'est donc pas actionné. Durant ce demi-tour le pignon 22 n'a pas entraîné la croix de Malte 21. Fig. 6 montre. la position des pièces à la fin de ce demi-tour.
Vers la fih du demi-tour suivant le pignon 22 en-traîne la croix de Malte 21 et la fait tourner presque instantanément d'un sixième de tour, ce qui, par l'arbre 20 et les excentriques 20a, fait monter les coulisseaux 19 et la table 16 d'une petite quan- tité. Le rayon F est revenu vers le haut (position de fig. 7).
On notera que sur cette figure on a indiqué le diamètre d'excen- trement de l'excentrique 20a pour montrer la rotation de la croix 21 et de l'arbre 20.
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Pendant le demi-tour suivant de l'arbre 7 la bielle 8 con- sidérée va s'abaisser, puis vers la fin d'un autre demi-tour, la croix de Malte 21 tournera encore d'un sixième de tour et la ta- ble 16 montera encore un peu; elle viendra alors à une position telle que l'outil de découpage 40 qu'elle porte en son milieu sera alors sensiblement au contact de la plaque 12. Fig. 8 mon- tre la position des pièces à la fin de ce dernier demi-tour, la bielle 8 considérée étant à sa position haute.
L'arbre 7 tournant encore d'un demi-tour la bielle 8 moyen- ne va s'abaisser toujours sans actionner son poussoir. Au demi- tour suivant elle va remonter et vers la fin de ce demi-tour la table 16 montera encore d'une petite quantité en entraînant avec elle la plaque 12 et en écrasant par conséquent la masse de ca- outchouc 14. Fig. 9 montre la position des pièces à la fin de ce demi-tour. On remarquera que les poussoirs 11 ont été sou- levés avec la plaque 12 et la masse de caoutchouc 15 qu'elle renferme, les épaulements desdits poussoirs venant buter contre la plaque 10. ,
Pendant le demi-tour 'suivant la bielle moyenne 8 va s'a- baisser, mais son pied 8a butera au fond de l'entaille lla du poussoir 11 correspondant et forcera celui-ci à s'abaisser en comprimant la masse de caoutchouc 15.
On verra plus loin com- ment s'opère la compression successive de ladite masse 15 et les résultats qui en découlent pour l'opération de découpage.
Fig. 10 montre la position des pièces à la fin de ce demi-tour.
Pendant le demi-tour suivant la bielle moyenne 8 remonte, dégageant le poussoir 11 correspondant (fig. 11 et 12), tandis que la croix de Malte 21 tourne encore d'un sixième de tour, abaissant cette fois la table 16 qui laisse redescendre la pla-
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que 12 sous l'action de la masse de caoutchouc 14.
On-comprend sans explications complémentaires que pendant les demi-tours suivants on retrouve en sens inverse toutes les positions étudiées précédemment 'jusqu'à celle de fig. 5. Pour celle-ci, l'entaille de la bague d'extrémité 38 portée par l'arbre 20 (fig. 1 et 2) se retrouve en face du doigt 37 et, si l'on a abandonné les leviers 35, comme on doit le faire en pratique, le ressort 36 peut alors entraîner le levier 30 et provoquer le débrayage automatique de la machine.
Si l'on se reporte maintenant à la vue de fig. 3 on com- prend mieux ce qui se passe pendant la phase de découpage, c'est à dire pendant le tour de l'arbre 7 allant de la position de fig. 9 à celle de fig. 12.
Au début de ce tour, après un certain angle de course morte (par exemple de l'ordre de 45 ), la bielle 8 la plus en avance de phase (qu'on a supposée en fige 3 être celle de gauche) ar- rive à buter par son pied contre le poussoir 11 correspondant et l'abaisse en comprimant la masse de caoutchouc 15. Comme les poussoirs 11 sont tous retenus par la plaque 10 (voir à ce sujet fig. 9 qui montre clairement que lesdits poussoirs ne peuvent se soulever), le caoutchouc ainsi comprimé localement est obligé de fluer dans les espaces libres que lui ménagent les creux de l'ou- til 40 au voisinage du point où la compression est la plus forte.
A mesure que l'arbre 7 tourne, le point de compression maximum du caoutchouc, d'abord situé au droit de la bielle de gauche, se déplace de bielle en bielle vers la droite.
Si lé caoutchouc comprimé se comportait comme un liquide parfait, la pression spécifique de compression se répartirait régulièrement sur toute la surface de la masse et pour obtenir
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la pression nécessaire au découpage on devrait, comme dans les procédés connus et les presses hydrauliques utilisées jusqu'ici, mettre en action des efforts extrêmement élevés nécessitant des moyens puissants, coûteux et lents. Pilais en fait, l'expérience montre que l'écoulement latéral du caoutchouc sous l'effet de la compression locale, contrarié par les zones à compression réduite entourant'la zone de compression maximum, ne s'effectue que de façon très partielle de telle sorte que la pression reste loca- lisée autour de la bielle la plus abaissée.
C'est ainsi que dans le cas schématisé de la fig. 3 la pression est très forte au droit de la bielle gauche; elle est un peu. moins forte 'au droit de la suivante, encore un peu moins forte au droit de la troisième et arrive ainsi à être négligeable plus loin.
On comprend qu'il soit ainsi possible d'obtenir que la pres- sion au droit de la bielle la plus abaissée soit supérieure à la limite nécessaire pour réaliser le découpage d'une feuille de métal de dureté et d'épaisseur déterminées posée sur l'outil 40.
Le découpage s'opère ainsi de proche en proche, de gauche à droi- te, en mettant en jeu un effort total bien inférieur à celui qui serait nécessaire si l'on voulait réaliser le même découpage d'un seul coup.
'En cas d'effort anormal, résultant par exemple de l'intro- duction d'un corps dur étranger, la plaque 3 se soulève en compri- mant les dispositifs de sécurité 5-6.
On notera que les colonnettes 9 peuvent être réglables en longueur, ce qui permet de régler l'instant d'attaque des pous- soirs 11 par les bielles 8 en fonction des épaisseurs d'outils, des épaisseurs de caoutchouc employées, etc...
Bien entendu, on peut multiplier à l'infini les détails de
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réalisation de la machine. La disposition de la table de travail mobile, qui permet d'obtenir un large dégagement de l'outil à la position de repos sans pour cela être obligé de prévoir une course exagérée des bielles, n'est cependant pas rigoureusement indispensable. De toute façon, on peut la réaliser de bien d'au- tres manières que celle décrite, par exemple par une commande séparée à main ou mécanique, l'arbre 7 étant arrêté à la position de dégagement maximum des bielles pendant que cette opération s'effectue.