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"Procédé et dispositif de fabrication des pignons à denture à fuseaux des compteurs".
La fabrication des pignons à denture à fuseaux servant au report des dizaines dans les compteurs donne lieu à de grosses difficultés, si on considère en particulier qu'il s'agit de piè- ces à fabriquer en série, qui doivent être très peu coûteuses et légères, et qui doivent fonctionner sans à coup et sûrement. On a déjà cherché à remplir ces conditions de diverses manières, en fabriquant ces pignons par moulage par injection en étain, en alliage en contenant, en matière plastique ou en métal léger, ou par étirage et emboutissage d'une pièce en métal léger. Les pig- nons en étain ou en alliage en contenant sont lourds et malgré
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leurs faibles dimensions représentent une certaine masse suscep- tible de compromettre le bon fonctionnement du compteur dans le- quel ils sont montés.
Les masses plastiques ne conviennent pas à cause de la durée du refroidissement qui doit être observée au cours de leur fabrication, et qui d'ailleurs doit être également observée dans le cas de l'étain, et à cause de leur faible stabi- lité thermique. Les procédés d'étirage et d'emboutissage d'une pièce en métal léger sous forme de pignon à denture à fuseaux ne donnent pas complète satisfaction, car pour satisfaire en par- ticulier à la condition d'un fonctionnement sans à coups, les por- tées ne peuvent être fabriquées que par un procédé compliqué.
L'invention a pour but un perfectionnement de la fabrica- tion des pignons à denture à fuseaux du type précité, et a pour objet un procédé qui consiste à fabriquer par des opérations de coupe et d'emboutissage combinées en partant d'une tige en métal léger une pièce tournée dont le profil est celui du pignon ter- miné et à portées de faible surface, à former sur cette pièce tournée les dents motrices et d'arrêt du pignon par une opération de dégorgeage et à donner aux dents motrices et d'arrêt du pignon leur forme définitive par des opérations de laminage et de coupe.
Pour appliquer dans la pratique le procédé suivant l'in- vention, on peut disposer sur un tour automatique des outils de fabrication de la pièce tournée ayant le profil du pigeon à fa- briquer, des outils servant à y percer un trou central et à fa- briquer ses portées de faible surface, on peut disposer sur la tige d'un poinçon à dégorger pénétrant dans une matrice des ner- vures de longueurs alternativement différentes pour former les dents motrices et d'arrêt du pignon et enfin utiliser un outil qui comporte des portions à emboutir et à tailler dirigées en sens inverse à profil complémentaire de celui de la section du pignon fini.
Sur le dessin ci-joint, qui représente un exemple de ré-
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alisation du dispositif convenant à l'applicatbn du procédé sui- vant l'invention ainsi que la pièce à transformer en pignon avec denture à fuseaux, au cours des diverses opérations de fabrication: la figure 1 est une coupe longitudinale de la pièce tour- née telle qu'on l'obtient sur le tour ; la figure 2 est une coupe d'une partie de l'outil dégor- ger ; la figure 3 représente la pièce tournée au cours d'une phase de l'opération de dégorgeage; la figure 4 représente la pièce sous forme de pignon ébauché sortant de l'outil à dégorger ; la figure 5 représente schématiquement et en coupe par- tielle l'outil qui sert à terminer le pignon par une opération de laminage et de coupe;
la figure 6 est une élévation du pignon à denture à fu- seaux fini et la figure 7 est une vue en plan.
Pour fabriquer le pignon à denture à fuseaux, on fabrique sur un tour automatique une pièce tournée 1:, en partant d'une tige en métal léger, par exemple en aluminium par des opérations de coupe et à la presse, qui consistent d'abord à découper sur la portion cylindrique de la pièce.1 qui constitue l'extrémité de la tige de métal léger qui doit encore être usinée une portion de moyeu 2, puis à percer un trou central 3. qui ne se prolonge pas jusqu'au plan 4 suivant lequel on tronçonne ultérieurement la pièce tournée dans la tige en métal léger. Puis on perce un trou 5 se raccordant au trou 3, d'un diamètre réduit correspondant à celui de la portée du pignon fini et se prolongeant jusque dans le plan de tronçonnage 4.
Puis on emboutit l'extrémité libre de la portion de moyeu 2, en employant un mandrin, à la même cote que le trou 5. à partir de la forme développée indiquée en pointil- lé sur la figure 1, de façon à former à cette extrémité une por-
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tée 6 correspondant au trou 5. Enfin, on détache la pièce to ur- née JL par tronçonnage dans le plan 1+ de la tige en métal léger.
La pièce tournée ainsi formée a le profil du pignon à fabrj -quer et comporte des portées de faible surface dans les trous 1 et 6. Il est inutile de décrire ici l'opération exacte exécutée sur le tour, étant donné que les tours qui/exécutent automatique- ment diverses opérations sont universellement connus.
Pour continuer à fabriquer le pignon, on introduit la piè- ce tournée 1 dans un outil à dégorger, figure 2, qui comporte une matrice 2 et un poinçon 8. La section de la matrice 7 a la forme de la denture du pignon à fabriquer qui comporte huit dents. Le poinçon 8 comporte des nervures à dégorger respectives 2 et 10, de longueurs alternativement différentes, telles que les nervures 2 se prolongent vers le bas au-delà de la surface de bout du poin- çon, tandis que les nervures 10 se terminent dans cette surface.
Les nervures 2 correspondent aux dents motrices 11 du pignon et aux portions des dents d'arrêt 12 qui agissent dans ce sens, tandis que les nervures 10 correspondent aux portions d'arrêt et motri- ces des dents d'arrêt 12 du pignon à denture à fuseaux.
La fonction des dents motrices et des dents d'arrêt d'un pignon à denture à fuseaux servant à reporter les dizaines dans les compteurs résulte du mouvement rétrograde du pignon, qui ne se produit qu'au moment du report d'une valeur supérieure à une dizaine au rang suivant des dizaines et qui bloque entre-temps l'organe rotatif qui représente le rang plus élevé du compteur.
C'est pourquoi le pignon comporte, ainsi qu'il a été déjà dit, des dents motrices qui ne se prolongent que sur une partie de la largeur de la portion dentée du pignon et des dents d'arrêt qui se prolongent sur toute la largeur de cette portion, les dents d'arrêt constituant par leur portion en face des dents motrices une roue dentée normale avec ses dents motrices, tandis que par leur portion qui se prolonge au-delà des dents motrices elles
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bloquent l'organe rotatif du rang de chiffres plus élevés jusqu' au moment du report des dizaines. Les dents du pignon à fabriquer étant ainsi de longueurs différentes, on donne aux nervures de dé- gorgeage 2 et 10 du poinçon 8 des longueurs différentes.
Le poinçon 8 comporte encore un mandrin 10a qui se prolon- ge au-delà des nervures 2 et 10 et correspond aux trous de portée et 6¯ de la pièce tournée 1.
Pour travailler la pièce tournée 1 dans l'outil à dégorger, on la pose sur le poinçon 8, la portion du moyeu en bas en fai- sant pénétrer le mandrin 10a dans les trous de portée 5, puis on fait descendre le poinçon 8 vers la matrice .2 et on l'y fait pénétrer. La pièce tournée 3 vient d'abord s'appliquer contre la surface de la matrice 7 par l'épaulement qui résulte de la forma- tion de la portion du moyeu, de sorte que la surface sur laquelle s'exerce la pression est d'abord sensiblement plus grande que celle où les nervures 2 viennent s'appliquer contre la pièce tour- née.
En conséquence, les nervures 2 commencent par pénétrer dans la pièce tournée en la faisant d'ailleurs pénétrer légèrement dans la matrice 2, de sorte que les dents motrices et les dents d'arrêt du pignon commencent à se former de ce côté de la pièce tournée par dégorgeage et écrasement partiel du métal de cette pièce. La figure 3 représente une phase de l'opération de dégorgeage à peu près à ce moment du travail.
Le poinçon ¯8 continuant à pénétrer par ses nervures 2 dans la pièce tournée 1, qui pénètre également quoique légèrement dans la matrice 7, la surface de bout du poinçon ¯8 vient rencon- trer par les nervures 10 la surface de la pièce tournée 1, de sor- te que la surface sur laquelle agit la pression devient égale de ce côté à celle de toute la section du poinçon et la pièce tournée est alors poussée dans la matrice 7 à la vitesse du mou- vement du poinçon .8. Les dents 11 et 12 sont ainsi formées par le travail de dégorgeage et le métal refoulé est ainsi cisaillé suivant le profil du pignon.
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La pièce qui sort à la partie inférieure de la matrice n'a pas encore la forme définitive du pignon, car le métal qui possède évidemment une certaine élasticité s'est contracté sous l'effet de la pression et de l'emboutissage et se détend en sor- tant de l'outil à dégorger, en particulier du côté de la pièce dans la direction de l'étirage. Par suite les dents 11 et 12 ont une forme légèrement conique en saillie en dehors de ce côté de la pièce. Mais l'emboutissage et l'étirage ont aussi pour effet de faire saillir les arêtesdes dents 11 et 12 dans leurs portions de bout, qui se trouvent ainsi au-dessus des plans des surfaces de fermeture dans lesquels doivent se trouver ces portions de bout des dents du pignon fini.
La figure 4 représente le pignon ayant reçu sa forme préliminaire et qui doit être rectifié ainsi qu'on peut le voir.
On se sert à cet effet de l'outil de la figure 5 qui com- portedeux éléments rotatifs 13 en forme de disques,montés sur des axes verticaux 14, qui sont accouplés mécaniquement par une transmission non représentée qui les fait tourner dans le même sens. Les éléments rotatifs 13 comportent chacun une portion in- termédiaire 15, dont la largeur correspond à la longueur des dents d'arrêt 12 du pignon fini, et dans la périphérie de laquelle sont ménagées des encoches 16, 17, de forme complémentaire de celle du profil du pignon fini. Les encoches 16 se prolongent sur toute la largeur de la pièce 15 et correspondent ainsi aux dents d'ar- rêt 12, tandis que les encoches 17 ne se prolongent que dans la partie supérieure de la largeur de la pièce 12 et correspondent ainsi aux dents motrices 11.
Les arêtes 19a des encoches 17 sont détalonnées sous forme d'arêtes tranchantes, figure 5 à gauche en haut en coupe. De chaque côté de la pièce intermédiaire 12 de chaque élément rotatif 13 se trouvent des disques tranchants 18, 19 dont les arêtes tranchantes sont dans les plans qui limi- tent la largeur de la pièce 15.
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Les axes 14 des éléments rotatifs 13 peuvent osciller dans le sens de la flèche 20 et ces éléments sont maintenus par un ressort non représenté dans une position de fonctionnement dans laquelle ils complètent la section du profil du pignon à fabriquer.
Un mandrin d'attache 22 est mobile au moyen d'un levier à poignée 24, qui peut tourner autour d'un point fixe 23, suivant la direction indiquée par la ligne 21 du fonctionnement des ou- tils d'emboutissage et de coupe représentés par les éléments ro- tatifs 13. Ce mandrin d'attache 22 comporte une tige 25' corres- pondant aux trous 1 et 6 du pignon ébauché et en saillie au-dessus de portions surélevées 26 de la surface de bout du mandrin 22.
Le mandrin 22 agit par des butées 27 formées par les arêtes de bout d'une tige 28 traversant le mandrin et fixée sur lui sur des surfaces de came 29 solidaires de laortée des axes.14¯ des éléments rotatifs.
On suppose que les éléments rotatifs 13 font un tour à chaque opération et que ce tour est fixe. Par exemple la trans- mission qui accouple les axes peut comporter une manivelle à main et on peut disposer une butée pouvant être déclenchée d'ar- rêt de cette manivelle, de façon que, dans la position de repos de l'outil, la manivelle soit en contact avec la butée, et une fois la butée déclhée temporairement elle puisse faire un tour pour être de nouveau arrêtée par la butée. Ce dispositif n'est pas représenté, car il est facile à réaliser dans la pratique de la technique et est d'un type courant. Cette commande à la main pourrait aussi être remplacée sans difficulté par une com- mande automatique mécanique ou électrique.
Le mode d'emploi et le fonctionnement de l'outil de la figure 5 sont les suivants :
En position de repos le mandrin d'attache 22 est abaissé et les butées 27 sont en contact avec les surfaces de came 29
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au point de leur écartement maximum, position de la figure 5.
Les éléments rotatifs 13 sont en position de fonctionnement, mais la direction de l'avancement du travail représentée par la ligne 21 est libre. S'il s'agit alors de terminer un pignon ébauche tel que celui de la figure 4, dans l'outil de la figure 5, on appuie d'abord sur le levier à poignée 24 de façon à faire monter le mandrin d'attache 22 à l'encontre de l'action d'un ressort de traction non représenté, à rapprocher les butées 27 le long des surfaces de came 29 l'une de l'autre et à éloigner les éléments rotatifs 13 l'un de l'autre.
Pendant ce mouvement ascendant du mandrin d'attache 22, sa tige 25 et ses portions surélevées 26 montent dans la direction de l'avancement du travail entre les éléments rotatifs 13, on pose le pignon ébauché, la portion du moyeu en haut, en faisant passer la tige 25 dans le trou et en introduisant les dents d'arrêt 12 entre les portions surélevées 26, de façon à centrer le pignon sur la ligne d'avancement du travail 21. Puis on lâche la poignée 24, c'est-à-dire que le man- drin 22 descend. Le pignon vient ainsi se placer dans l'interval- le entre les éléments rotatifs 13 et lorsqu'il arrive en position de travail entre ces éléments, ceux-ci, qui se rapprochent du fait que les butées 27 glissent sur les surfaces de came.22, le saisissent et le maintiennent, en le retirant du mandrin d'attache 22.
Les disques tranchants 18, 19 comportent en ces points de pe- tites échancrures, pour empêcher les dents du pignon de s'opposer à cette opération (ces échancrures ne sont pas représentées, car elles constituent des expédients connus).
On fait alors tourner les éléments rotatifs 13, de façon à faire rouler le pignon ébauché sur place entre les éléments rotatifs qui tournent en sens inverses au point d'attaque. Les flancs des dents 11 et 12 du pignon sont ainsi poussés sous pres- sion dans les encoches 16, 17 des éléments rotatifs, sont égalisés et en même temps leurs arêtes de bout sont taillées à la cote et
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simultanément ébarbées par les arêtes tranchantes 18, 19, ainsi que par l'arête 17a, en faisant prendre au pignon la forme finie de la figure 7.
Lorsque les éléments rotatifs 13 ont fait un tour, on fait remonter le mandrin d'attache 22, on retire le pignon fini de la tige 25 et des portions surélevées 26, on le fait sortir de l'outil et on le remplace par un autre pignon ébauché.
L'outil à dégorger pourrait encore comporter une autre matrice, dans laquelle l'ébauchage du pignon pourrait être poussé plus loin pendant le mouvement du poinçon et le pignon pourrait être ébarbé au moins en partie, en déchargeant d'autant l'outil rotatif qui exécute l'opération suivante sur lui.
L'outil rotatif qui comporte les éléments d'emboutissage et de coupe pourrait aussi être formé par des crémaillères avan- çant sur des guides en restant parallèles à elles-mêmes et com- portant des encoches correspondant au profil des dents du pignon, ainsi que des arêtes tranchantes, de façon à faire rouler sur place le pignon par le mouvement en sens contraire des crémaillè- res, en égalisant ainsi les flancs des dents et en taillant leurs arêtes de bout à la cote.
Le procédé et le dispositif qui sert à son application dans la pratique permettent de fabriquer d'une manière simple, rapide et sûre un pignon à denture à fuseaux non seulement léger, mais encore tournant facilement et de forme précise, servant au report des dizaines dans les compteurs.