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PERFECTIONNEMENTS RELATIFS A UN PROCEDE DE FABRICATION D'UNE EBAUCHE
D'ECROU OU OBJET ANALOGUE.
La présente invention se rapport à un procédé ét à une machine permettant de fabriquer des écrous-et des objets analogues, et elle se rap- porte,'en particulier, à la fabrication de ces écrous par emboutissage à froid, en plusieurs opérations, ou successivement, en des postes distincts de la même machine. Ainsi qu'elle l'a décrit, la demanderesse peut, conformément à l'invention, en apportant'certains changements dans les outils,, c'est-à-dire les matrices et les poinçons, soit fabriquer un écrou présentant une face.fôr- mant rondelle sur l'une de ses surfaces et chanfreiné sur l'autre sur face, soit un écrou présentant une face plane sur une surface et chanfreiné sur l'autre.
Ainsi quon l'a décrit, le procédé comporte une série d'opéra- tions comprenant des travaux à la presse ou d'emboutissage, l'une des opéra- tions du procédé étant effectuée en chacun des divers postes de la machine, la pièce à travailler étant amenée d'un poste à un autre. Le dispositif de transfert particulier que l'on utilise dans la présente invention est tel que, dans le cas où on le désire, l'ébauche d'écrou puisse être retournée sens dessus-dessous, ou tournée bout pour bout entre deux postes successifs et que, lorsqu'on le désire, elle puisse être amenée directement de l'un des postes à un autre sans retournement.
En d'autres termes, la demanderesse a constaté qu'il est désirable lors de certaines opérations à la presse de retourner l'écrou bout pour bout, de manière que la face de l'écrou présen- tée à la matrice, lors de l'une des opérations, devienne la face ou côté de l'écrou présentée au poinçon, lors de l'opération suivant immédiatement. Tou- tefois, ceci n'est pas le cas,en ce qui concerne la totalité des opérations d'emboutissage du procédé et, dans le cas où on ne le désire pas, on fait passer l'écrou de l'un des postes au suivant sans le retourner.
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Le présent procédé envisage également d'utiliser une matière à travailler en fil de diamètre relativement grand, comparativement à la lar- geur de l'ébauohe terminée. Ainsi qu'on l'a représenté, la matière à travail- ler est de section transversale circulaire et l'écrou terminé est de forme polygonale ou hexagonale. Il y a également lieu de noter que, bien que l'é-' bauche terminée de l'écrou soit traversée, grâce à une opération de perçage, d'une ouverture qui est destinée à recevoir le taraudage, cette opération de perçage est la dernière que l'on exécute et que, avant cette opération de perçage, l'écrou est profondément enfoncé sur ses deux faces de manière à ne laisser subsister qu'une mince cloison de métal que l'on perfore lors de l'opération de perçage.
De plus, le fonctionnement de la présente machine et la mise en oeuvre du présent procédé permettant d'obtenir un écrou terminé présentant des faces bien formées et nettement délimitées aux extrémités et des pans plats pourvus d'angles bien remplis et nettement délimités, sans bavures ou imperfections analogues.
L'invention a pour objet - un procédé nouveau de formation d'une ébauche d'écrou à partir d'une matière à travailler pleine, grâce à des opérations d'emboutissage à froid ou de travail à la presse; - un nouveau procédé et une machine nouvelle pour l'emboutissage à froid d'une ébauche d'écrou polygonal à partir d'une matière à travailler en barre pleine avec un minimum d'opérations, seul un fluage latéral relati- vement réduit du métal étant exigé;
- un procédé et une machine pour emboutir soit un écrou à face formant rondelle, soit un écrou à face unie de forme régulière et parfaite, en soumettant successivement l'ébauche à plusieurs opérations et en la fai- sant tourner bout pour bout entre certaines de ces opérations, de manière que le côté de l'ébauche présenté au poinçon lors de certaines opérations soit situé du côté opposé à celui présenté au poinçon lors des opérations suivantes ;
A cet effet,.la présente invention porte sur les caractéristi- ques et combinaisons nouvelles de pièces et sur le nouveau procédé que l'on va décrire ci-après.
Sur le dessin annexé : - la figure 1 est une vue en coupe de la partie travaillante d'u- ne presse à emboutir les écrous conforme à la présente invention et destinée à mettre en oeuvre le présent procédé perfectionné; - les figures 2 à 5 sont des vues en coupe des outils utilisés respectivement aux postes 2, 3, 4 et 5 de la machine représentée sur la fi- gure 1 pour former une ébauche d'écrou présentant une face formant rondelle; - la figure 6 est une vue en coupe des outils utilisés au poste 6 de la machine représentée sur la figure 1; - les figures 7 à 12 sont des vues de profil, en bout et en élé- vation, de l'ébauche d'écrou aux postes 1 à 6 de la machine respectivement; - la figure 12A est une vue de la "pastille" expulsée de l'ébau- che lors de l'opération de pergage représentée sur la figure 6.
- les figures 13 à 17 sont des vues en coupe représentant les outils utilisés aux postes 2 à 6 respectivement d'une presse à emboutir les écrous, similaire à celle représentée sur la figure 1, mais que l'on utilise pour fabriquer un écrou à face unie.
- -les figures 18 à 22 sont des vues en élévation et en bout res- pectivement de l'ébauche d'écrou formée aux postes 2 à 6 respectivement de la machine munie des outils représentés sur les figures 13 à 17.
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- la figure 23 est une vue en élévation, avec coupe partielle, du mécanisme d'entraînement du dispositif de transfert.
- la figure 24 est une vue en élévation avec.coupe partielle du dispositif de transfert servant à faire passer les.,ébauches de l'un' des postes à un autre.
- les figures 25 à 29 'sont des vues schématiques représentant la position du dispositif de transfert aux divers stades lors du passage . de l'ébauche de l'un.des postes au suivant..
Enfin, les figures 25A à 29A sont des vues en plan par dessus du mécanisme représenté sur les figures 25 à 29 respectivement.
Le mode de réalisation du dessin représente une machine compor- tant du bâti 10 dans lequel est monté un bloc 11 à matrices et un chariot
12, destiné à être animé de la manière habituelle d'un mouvement de va-et- vient le rapprochant.et l'écartant..du bloc à matrices. Le chariot porte plusieurs des outils qui coopèrent avec les matrices du bloc à matrices.
Au poste n 1, une matrice de'tronçonnage 14 est montée dans le bloc à matrices, cette matrice de tronçonnage présente une ouverture dans laquelle est amené un tronçon de matière à travailler 15, de manière qu'une partie de celui-ci fasse saillie à partir de la matrice pour être sectionné (ainsi que cela est bien connu dans la technique) par le couteau de tronçonnage 16, que l'on a représenté-schématiquement. Une fois qu'un court tronçon ou pièce à travailler, telle que la pièce à travailler 17 représentée sur la figure 7, est détaché de la longueur de la matière à travailler, on fait passer de la manière habituelle cette pièce à travailler au second poste de la machine au moyen du couteau 16.
Au poste n 2, un porte-matrice 18 est monté dans le bloc à ma- trices,ce porte-matrice présentant un évidement dans lequel est montée la matrice 19. De même, dans le porte-matrice 18 est monté, de manière dépla- gable, un axe éjecteur 20,'dont l'extrémité s'étend dans l'ouverture de la matrice 19 et aide à la formation de l'écrou à partir de la pièce à travail- ler. L'axe éjecteur est actionné par une tige éjectrice 21 que fait avancer un mécanisme approprié, non représenté, et qui sert à provoquer l'avance de l'axe éjecteur en vue d'éjecter la pièce à travailler hors de la matrice.
A ce poste,le chariot comporte un porte-poinçon 23 qui est pourvu d'un poinçon 24, lequel, une fois que le chariot est avancé, fait saillie dans la matrice pour agir sur la pièce à travailler. Ainsi que le montré plus'particulièrement la figure 2, l'extrémité du poinçon 24 est pourvue d'un cône plat 25 destiné à former un léger creux dans la face de l'ébauche présentée au.poinçon. L'ébauche, après les opérations qu'elle a subies à ce poste, est représentée en 26 sur la figure 8 du dessin, où, comme on le voit, elle a été dressée et est pourvue d'une face arrière ou sensiblement plane 27 du côté de la pièce à travailler présenté à la ma- trice, tandis que la face présentée au poinçon comporte un évidement coni- que 28 peu profond.
Le poinçon 24 pousse l'ébauche hors du couteau 16 pour l'introduire dans la matrice 19 et le couteau demeure dans cette position jusqu'à ce que le poinçon recule d'une distance suffisante,pour permettre le retour du couteau en vue de son fonctionnement ultérieur.
L'ébauche, sous sa forme représentée sur la figure 8, est alors transférée, grâce à un mécanisme approprié auquel on va se référer ci-après, au poste n 3 du mécanisme. A ce poste, une matrice 29 est montée dans le porte-matrice 30 porté par le bloc 11 à matrices, la matrice 29 présentant une ouverture à l'intérieur de laquelle s'étend un axe éjecteur 31 actionné par une tige éjectrice 32. A ce poste, le.chariot est pourvu d'un porte-poin- çon 33 qui porte un poinçon 34, dont l'extrémité pénètre dans l'ouverture de la matrice 29 pour ramener convenablement l'écrou à la dimension à ce poste.
Sur la vue à grande échelle de la.figure 3, on voit que l'ouver- ture de la matrice 29 est formée de telle sorte, à son extrémité arrière,
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comme représenté en 35, qu'elle constitue un chanfrein sur la face arrière de la pièce à travailler ou ébauche;,chanfrein qui entoure une surface térmi- nale arrière sensiblement'plane formée par l'axe éjecteur 31:
A ce poste, l'ouverture de la matrice, dans laquelle l'ébauche se trouve, est légèrement plus grande que l'ouverture de la matrice 19 au poste n 2, ce qui fait que l'ébauche est à la fois légèrement agrandie et pourvue d'un chanfrein sur sa face arrière.,
Lorsque le chariot recule après l'opération de formage, la pièce à travailler est éjectée de la matrice par l'axe éjecteur 31 et la forme de. l'ébauche est, à ce moment, celle représentée en 36 sur la figure 9. Il y a lieu de remarquer que la face arrière de l'écrou ou face présentée à la ma- trice a été pourvue d'un chanfrein 37, tandis que la face présentée au poin- çon est pourvue d'un évidement 38 ayant sensiblement la même profondeur.ou une profondeur légèrement plus grande que l'évidement 28 ménagé au poste n 2.
Le poinçon 34 est légèrement conique à son extrémité, comme indiqué en 39, pour permettre d'obtenir cet évidement. L'ébauche, au poste n 3, a été amenée à la dimension et légèrement agrandie par rapport au diamètre qu'elle avait au poste 2.
Une fois que les opérations ont été effectuées au poste 3 et que l'ébauche se présente sous la forme représentée sur la figure 9, on la fait alors passer au poste 4. Toutefois, à ce moment, non seulement on fait passer l'ébauche de l'un des postes au suivant, mais encore on la renverse ou on la retourne bout pour bout, de manière que la face de l'ébauche présentée au poinçon au poste n 3 devienne au poste n 4 la face de l'ébauche présentée à la matrice et que la face de l'ébauche pourvue du chanfrein 37 soit travail- lée par le poinçon porté par le chariot, ainsi qu'on va l'expliquer ci-après.
On peut appeler le poste n 4 le poste de formation du bombé et, le chanfrèin 37, à la face de l'ébauche présentée au poinçon, en ce poste, permet au poin- gon de formation du bombé de pénétrer et de comprimer l'écrou pour obtenir un second chanfrein du côté de l'ébauche présentée à la matrice, ainsi qu'on va l'expliquer ci-après, sans créer de bavure au bord de l'ébauche sur sa fa- ce présentée au poinçon.
. Au poste n 4, se trouve un porte-matrice 41 qui porte une matrice 42 dans l'ouverture de laquelle est monté un axe éjecteur 43 actionné par'une tige éjectrice 44, comme précédemment. Le chariot est pourvu, en ce poste, d'un porte-poinçon 45 qui porte un poinçon 46. Ainsi que le montre la figure 4 du dessin, l'extrémité arrière de l'ouverture de la matrice est conformée comme en 49 pour obtenir un chanfrein ou bombé relativement grand sur cette extrémité de l'ébauche. La matrice est également pourvue de faces planes sur ses parois pour amorcer la création de la forme hexagonale de l'ébauche fina- le et, de même, l'extrémité travaillante du poinçon 46 est pourvue de faces planes coopérantes 50.
Le poinçon 46 comporte également une extrémité réduite 51, conique sur sa paroi latérale pour former un creux dans la face de l'é- bauche présentée au poinçon.
Une fois que l'opération a été effectuée au poste n 4, l'ébauche est éjectée de la matrice et se présente sous la forme représentée en 52 sur la figure 10. On voit que la face de l'ébauche tournée vers la matrice est formée d'une surface 53 chanfreiné ou bombée relativement grande et d'une fa- ce terminale plane 54. Sur la face de l'ébauche tournée vers le poinçon se trouve un évidement 55 relativement prononcé dont la paroi fait un angle ou présente une inclinaison de 30 , comme représenté en 55a.
Il est bien enten- du que cet évidement 55 se trouve sur la face de l'ébauche qui était précé- demment pourvue du bombé 37 ; donné que l'ébauche fut renversée ou re- tournée bout pour bout entre les potes 3 et 4, et le chanfrein 37, précédem- ment prévu, permet à l'ébauche d'être refoulée de cette manière sans créer de bavures au voisinage des angles 56 entre les surfaces aplaties 57. Natu- rellement, il est bien entendu que, tandis que l'on donne à l'ébauche au pos- te n 4 une forme grossièrement hexagonale, elle n'est pas pourvue des coins nettement délimités que l'on désire dans le produit fini.
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On fait alors passer l'ébauche'au poste n 5, que l'on peut ap- peler le poste de formation du six-pans et, au cours de son transfert, on retourne de nouveau l'ébauche d'un angle de 1800 ou on la renverse de maniè- 're que sa partie bombée ou chanfreinée 53 se trouve au poste 59 sur la face tournée vers le poinçon. En ce poste, une matrice flottante 59 est montée, de manière déplaçable, dans un porte-matrice 60, ce dernier étant repoussé vers l'extérieur par le ressort 61. A l'intérieur de l'ouverture de la ma- trice 59 sont montées des matrices intérieures 62 et 63, la matrice intérieu- re 62 présentant une ouverture circulaire destinée à recevoir un poinçon 64 (figure 5) qui présente une extrémité réduite 65 servant à former un creux ,dans la face arrière de la pièce à travailler.
La matrice intérieure 63 pré- sente une ouverture hexagonale 66 destinée à recevoir l'ébauche et le poin- çon que l'on'va décrire ci-après. Il y a lieu de remarquer que l'ouverture ménagée dans la matrice intérieure 62 est légèrement plus petite que celle pratiquée dans la matrice intérieure 63 de manière à constituer un épaule- ment 67 servant à former sur ce côté de l'ébauche la face formant rondelle et la matrice intérieure 62 est emboîtée dans la matrice intérieure 63 pour permettre à cette dernière d'offrir davantage de prise à la matrice 59.
En ce poste, le chariot est muni d'un porte-poinçon 68 qui porte 'un poinçon hexagonal 69 ayant sensiblement la forme et les dimensions de l'é- bauche d'écrou terminée, de manière que l'ébauche soit, en ce poste, achevée sous sa forme hexagonale avec des angles nettement définis. Ce poinçon est pourvu d'une extrémité réduire 70 servant à former un creux dans la face de l'ébauche présentée au poinçon et les évidements formés sur chaque face se- ront relativement profonds de manière qu'il ne subsiste qu'une cloison rela- tivement mince de métal entre les deux évidements.
L'ébauche, telle qu'elle apparaît après que les opérations ont été effectuées au poste n 5 de formation.du six-pans-est représentée en 72 sur la figure 11. Comme on le voit, la face de l'ébauche tournée vers la ma- trice est pourvue d'une face 73 constituant une rondelle plate circulaire et la surface latérale de l'ébauche est pourvue de face planes 74 dont les an- gles 75 sont nettement délimités. Au voisinage du bord de la face de l'ébau- che tournée vers le poinçon se trouve un chanfrein 76, ce chanfrein étant formé sur la face de l'ébauche à l'endroit où existait précédemment le chan- frein 53. Les faces de l'ébauche sont profondément en creux, comme représenté en 77 et 78, et ne laissent subsister entre elles qu'une cloison relativement mince de métal 79.
On fait maintenant passer l'ébauche au poste n 6, qui est le pos- te de perçage. En ce poste, une matrice de perçage 81 est montée dans un por- te-matrice 82 et le chariot est muni d'un poinçon de perçage 83 qui, ainsi que le montre la figure 6, est prévu pour pénétrer dans l'évidement 78 de la face extérieure ou avant de l'ébauche et en éjecte la cloison 79 sous la for- me d'une "pastille" 85, représentée sur la figure 12A. Au fur et, à mesure que le chariot recule, on peut extraire l'ébauche du poinçon 83 au moyen de l'extracteur habituel 87.
L'écrou se présente maintenant sous la forme représentée sur la figure 12, les dimensions extérieures étant sensiblement les mêmes que cel- les représentées sur la figure 11, mais l'ébauche finie 88 est maintenant traversée par une ouverture centrale lisse 89 destinée à subir le taraudage habituel.
Les figures 13 à 17 représentent la formation d'un écrou à faces unies au moyen de la même machine que précédemment décrite, sauf une légère modification des outils utilisés dans la machine. Ainsi que le montre la fi- gure 13, les outils utilisés au poste de dressage sont les mêmes que ceux utilisés au second poste, comme représenté sur la figure 2. De même, ainsi que le montrent les figures 14 et 15, on utilise les mêmes outils que ceux dont on se sert pour réaliser l'écrou à face formant rondelle et représentés sur les figures 3 et 4. On a donné à ces outils les mêmes références étant donné que leur action sur l'ébauche est la même.
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De'même, on à attribué aux diverses parties de l'ébauche, sur les figures 18, 19 et 20, les mêmes références qu'aux parties correspondan- tes des figures 8, 9 et 10 étant donné 'que l'on a utilisé les'mêmes outils et que la forme de l'ébauche est la même à chacun des potes 2, 3'et 4.
Toutefois, au poste 5, le façonnage est légèrement différent, afin de former l'écrou de telle sorte que sa face tournée vers la'matrice soit une face plane unie au lieu d'être une face formant rondelle, ainsi qu'on l'a précédemment décrit à propos du façonnage au poste 5, représenté sur la figure 5. Ainsi que le montre la figure 16, le poinçon qui est prévu sur le chariot a la même forme que le poinçon 69 représenté sur la figure 5, et présente également l'extrémité réduite 70 servant à former un profond évidement dans la face de l'ébauche tournée vers le poinçon. Un porte-ma- trice 91 est monté dans le bloc 11 à matrices, ce porte-matrice étant dépla- gable par rapport au bloc à matrices et repoussé de force vers l'extérieur par un ressort, l'organisation étant similaire à celle représentée au poste n 5 sur la figure 1.
De même, le poinçon 92 présente également, en ce pos- te, une extrémité réduite 93 destinée à former un creux dans la face arriè- re de l'ébauche, c'est-à-dire sa face tournée vers la matrice. Dans le por- te-matrice 91 se trouvent les matrices de formage 94 et 94a, la matrice 94 présentant une ouverture hexagonale 95 de matrice, ouverture qui est pour- vue d'une face terminale plane annulaire 96 entourant l'ouverture à travers laquelle s'étend le poinçon 92, afin de former sur cette face de l'ébauche, une face plane unie entourant l'évidement pratique par le poinçon 92. Ain- si qu'on l'a déjà expliqué à propos de la figure 5, à ce poste on donne à l'ébauche sa forme externe finale présentant un contour hexagonal exact avec des bords nettement délimités.
C'est ce que représente la figure 21 du des- sin, sur laquelle l'ébauche est représentée en 97 comme ayant une face ar- rière plane 98, dans pans plats 99 pourvus d'angles 100 nettement délimités et un chanfrein 101 sur le bord de la face tournée vers le poinçon. L'ébauche présente des évidements 102 et 103 relativement profonds laissant entre eux une cloison 104 relativement mince.
On fait alors passer l'ébauche au poste n 6 comportant les ou- tils de perçage représentés sur la figure 17 qui sont, en tous points, iden- tiques à ceux précédemment décrits en se référant à la figure 6 et aux par- ties desquels on a donné les mêmes références. Après l'opération de perçage, l'ébauche se présente sous la forme illustrée en 105 sur la figure 22. Elle n'a pas changé en ce qui concerne ses dimensions extérieures par rapport à celles représentées sur la figure 21, mais la cloison 104 a été éjectée de l'ébauche et elle est maintenant traversée par une ouverture centrale lisse 106 qu'il ne reste plus qu'à tarauder. La face plane 98 reste comme avant; il en est de même du chanfrein 101.
Il est bien entendu que l'on utilise le même mécanisme de trans- fert pour fabriquer l'écrou à face plane que celui auquel on s'est référé lors de la fabrication de l'écrou à face formant rondelle et que l'on va décrire plus loin. Grâce à l'utilisation de ce mécanisme, l'ébauche est renversée ou retournée bout pour bout entre les postes 3 et 4 et également entre les pos- tes 4 et 5.
Le mécanisme de transfert utilisé dans la présente machine est décrit dans la demande de brevet belge n 388.617 déposée par la demanderesse le 29 septembre 1950 pour "Perfectionnements aux mécanismes de transfert" et, en conséquence, on ne le décrira que sommairement, étant donné que ce méca- nisme ne fait pas partie par de la présente invention.
Comme représenté sur la figure 23, une biellette 108 pouvant être animée d'un mouvement de va-et-vient par une pièce mobile de la machine (non représentée) est reliée à un bras oscillant 109 fixé à un arbre court 110 monté de manière à pouvoir tourner dans le bâti de la machine. Sur cet arbre 110 est fixé un engrenage en deux pièces se composant des sections 111 et 112 et les dents de cet engrenage sont en prise avec une paire de pignons 113 et 114 clavetés à des arbres 115 et 116 montés de manière à pouvoir tourner dans le bâti de la machine. Aux arbres 115 et 116 sont respectivement fixés des
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bras de manivelle 117 et 118, ces bras'portant,à leurs extrémités extérieu- res, des axes de manivelles 119 et 120, comme représenté plus particulière- ment sur la figure 24.
Les axes de manivelles 119 et 120 sont montés de manière à pou- voir tourner dans un support ou bâti désigné dans son ensemble par la réfé- rence 121 et plusieurs blocs porte-doigts 122,123, 124 et 125 sont fixés à ce bâti. Des doigts de transfert 126 et 127 sont fixés aux blocs porte-doigts 122 et 125 et sont prévus pour coopérer avec les ébauches au poste n 2 et au poste n 5 de la machine et faire passer les ébauches aux postes n 3 et 6 respectivement, l'ébauche étant maintenue dans sa position initiale sans être retournée ou renversée.
Il y a lieu de faire remarquer ici que lorsque la biellette 108 (figure 23) fait osciller l'engrenage en deux pièces 111 et 1129 les manivelles 117 et 118 oscillent également, en provoquant l'oscil- lation du support 121 qui se déplace suivant un trajet arqué et déplace tous les points du support sensiblement suivant un arc semi-circulaire. De même, les doigts de transfert 126 et 127 se déplacent suivant un trajet sensible- ment semi-circulaire lors de leurs déplacements pour passer de l'un des pos- tes au suivant et en revenir, ce déplacement se faisant dans un plan paral- lèle à la face du bloc à matrice ou dans un plan vertical lorsque le chariot fonctionne horizontalement comme il est courant.
Le mécanisme de transfert utilisé en combinaison avec les blocs porte-doigts 123 et 124 est organisé pour retourner l'ébauche bout pour bout ou la renverser, étant donné que le mécanisme est le même à ces deux postes, la description d'un seul suffira. Comme représenté sur la partie en coupe de la figure 24, un arbre 128 est monté de manière à pouvoir tourner dans le bloc porte-doigt 124 et des doigts de transfert 129 sont fixés à l'extré- mité inférieure de cet arbre. A l'extrémité supérieure de l'arbre est fixé un collier 130, ce collier étant muni d'un pignon 131 qui en fait partie intégrante et présentant également une partie polygonale 132 à son extrémité inférieure.
Une série de crémaillères 133 est montée sur le bâti de la machi- ne au-dessus des extrémités supérieures des arbres 128, ces crémaillères pou- vant coopérer avec les pignons 131 pour faire tourner les arbres 128 d'un angle de 180 lorsque ces arbres sont soulevés pour mettre en prise les dents des pignons 131 et celles des crémaillères 133 et sont alors déplacés hori- zontalement sur ces crémaillères. Au cours de la montée et de la descente des arbres 128, les éléments polygonaux 132 coopèrent avec des surfaces de guidage 134 prévues sur le bâti de la machine pour immobiliser les arbres 128 contre toute rotation.
Comme cela apparaît dans la présente machine et comme précédem- ment décrit, on n'utilise les doigts 129 montés de manière à pouvoir tourner qu'entre les postes 3 et 4 et les potes 4 et 5. Toutefois, il est bien enten- du que l'on peut utiliser ce mécanisme de transfert à doigts rotatifs entre deux postes désirés quelconques ou qu'on peut le supprimer entre deux postes désirés quelconques,de manière que l'ébauche puisse être retournée ou non si on le désire.
On a représenté schématiquement sur les figures 25 à 29 le déplacement de ce mécanisme de transfert rotatif et on peut le décrire som; mairement comme suit :
A l'instant convenable, lors du fonctionnement de la machine, les doigts de transfert coopèrent avec l'ébauche qui a été éjectée de la matrice par l'un des axes éjecteurs précédemment décrits et qui est prête à passer au poste suivant. A ce moment, la biellette 108 se trouve actionnée dans un sens et effectue la rotation partielle de l'engrenage en deux pièces 111 et 112, ce qui entraîne la rotation partielle des pignons 113 et 114.
Ceci sert à faire osciller les manivelles 117 et 118 dans le sens des aiguilles d'une montre à partir de la position représentée sur la figure 24, comme représen- té sur les figures 25 à 29 et entraîne le déplacement correspondant du bâti porte-doigts 121.
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Lorsque le bâti porte-doigts se déplace vers le haut à partir de la position représentée sur la figure 24, l'une des faces'de l'organe poly- gonal 132 porte contre la portée ou organe de guidage 134, de manière à em- pêcher la rotation des doigts 129. Vers la fin du déplacement ascendant du bâti 121 des doigts de transfert, le pignon 131 est en prise avec les dents de la crémaillère 133, comme représenté sur la figure 25. A partir de ce point, le déplacement du support 121 se fait, en grande partie, horizonta- lement, ce qui déplace progressivement les pièces à partir des positions' représentées sur la figure 25 jusqu'à celle représentée sur la figure 29, et, au cours de ce déplacement, l'arbre 128 a tourné d'un arc de sensiblement ' 1800 en amenant ainsi l'ébauche à tourner bout pour bout.
En se poursuivant, le déplacement des bras de manivelle 117 et 118 a pour conséquence un dépla- cement descendant du support 121 jusqu'à ce que l'ébauche soit amenée jus- qu'à une position où elle est située en face de l'ouverture de la matrice du poste suivant de la machine. Au cours de ce déplacement descendant, l'ar- bre 128 est de nouveau empêché de tourner par la venue en contact de la face polygonale 132 avec les portées ou organes de guidage 134.
Il y a lieu de remarquer ici que les organes de guidage 134 sont écartés les uns des autres de manière qu'au cours de la rotation de l'arbre 128, l'organe polygonal 132 soit hors de contact avec ceux-ci, en permettant ainsi la rotation des arbres 128.
Le trajet de l'ébauche est représenté par les traits interrompus 135 sur les figures 25 à 29, et il est bien entendu que les doigts de trans- fert 126 et 127 entraîneront les ébauches retenues par ces doigts en suivant des trajets identiques, si ce n'est que cette ébauche n'est pas retournée ou renversée.
Il est bien entendu que l'on peut obtenir un écrou à double chan- frein par le même procédé, les outils, en certains postes, étant modifiés pour former un chanfrein sur les deux faces de l'ébauche au lieu d'une sur- face plane sur une seule face.
Il est bien évident que les modes de réalisation préférés décrits ci-dessus et représentés sur le dessin annexé ne sont donnés qu'à titre indi- catif et non limitatif et que l'on peut y apporter diverses modifications sans s'écarter pour cela de l'esprit de la présente invention.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de fabrication d'une ébauche d'écrou ou d'un objet si- milaire par emboutissage à froid en plusieurs opérations, y compris le tron- çonnage d'une pièce à travailler, à partir d'un tronçon de matière pleine à travailler, dans lequel procédé on forme une partie bombée à l'une des ex- trémités de la pièce à travailler, puis on forme un évidement dans la face de la pièce à travailler du côté de cette extrémité bombée.
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IMPROVEMENTS RELATING TO A PROCESS FOR MANUFACTURING A BLADE
NUT OR ANALOGUE OBJECT.
The present invention relates to a method and to a machine for making nuts and the like, and it relates, in particular, to the manufacture of such nuts by cold stamping, in several operations, or successively, in separate stations of the same machine. As it has described, the Applicant can, in accordance with the invention, by making certain changes in the tools, that is to say the dies and the punches, either manufacture a nut having one face. forming a washer on one of its surfaces and chamfered on the other on the face, ie a nut having a flat face on one surface and chamfered on the other.
As has been described, the process comprises a series of operations comprising press or stamping operations, one of the process operations being carried out at each of the various stations of the machine, the part to work being brought from one position to another. The particular transfer device that is used in the present invention is such that, if desired, the nut blank can be turned upside down, or turned end to end between two successive stations and that, when desired, it can be brought directly from one of the stations to another without turning over.
In other words, the Applicant has found that it is desirable during certain press operations to turn the nut end to end, so that the face of the nut presented to the die, during the 'one of the operations, becomes the face or side of the nut presented to the punch, during the next operation immediately. However, this is not the case with regard to all of the stamping operations of the process and, in the event that this is not desired, the nut is passed from one of the stations to the next without returning it.
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The present method also contemplates using a wire work material of relatively large diameter compared to the width of the finished blank. As shown, the material to be worked is circular in cross section and the finished nut is polygonal or hexagonal in shape. It should also be noted that although the finished blank of the nut is traversed by a drilling operation through an opening which is intended to receive the thread, this drilling operation is the last. last that is carried out and that, before this drilling operation, the nut is deeply inserted on its two faces so as to leave only a thin metal partition which is perforated during the drilling operation .
In addition, the operation of the present machine and the implementation of the present method making it possible to obtain a finished nut having well-formed faces and clearly delimited at the ends and flat faces provided with well-filled and clearly delimited angles, without burrs. or similar imperfections.
The subject of the invention is: a new method of forming a nut blank from a solid material to be worked, by means of cold stamping or press working operations; - a new process and a new machine for the cold stamping of a polygonal nut blank from a solid bar material with a minimum of operations, only a relatively reduced lateral flow of the metal being required;
- a method and a machine for stamping either a nut with a face forming a washer, or a nut with a plain face of regular and perfect shape, by successively subjecting the blank to several operations and by making it turn end to end between certain of them. these operations, so that the side of the blank presented to the punch during certain operations is located on the side opposite to that presented to the punch during the following operations;
To this end, the present invention relates to novel characteristics and combinations of parts and to the new process which will be described below.
In the accompanying drawing: - Figure 1 is a sectional view of the working part of a press for stamping the nuts according to the present invention and intended to implement the present improved method; - Figures 2 to 5 are sectional views of the tools used respectively at stations 2, 3, 4 and 5 of the machine shown in Figure 1 to form a nut blank having a face forming a washer; - Figure 6 is a sectional view of the tools used at station 6 of the machine shown in Figure 1; FIGS. 7 to 12 are side views, at the end and in elevation, of the nut blank at stations 1 to 6 of the machine respectively; FIG. 12A is a view of the "pellet" expelled from the blank during the pergage operation shown in FIG. 6.
- Figures 13 to 17 are sectional views showing the tools used at stations 2 to 6 respectively of a press for stamping the nuts, similar to that shown in Figure 1, but which is used to manufacture a nut plain face.
- Figures 18 to 22 are elevation and end views respectively of the nut blank formed at stations 2 to 6 respectively of the machine provided with the tools shown in Figures 13 to 17.
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- Figure 23 is an elevational view, in partial section, of the drive mechanism of the transfer device.
- Figure 24 is an elevational view with partial section of the transfer device for passing the., blanks from one of the stations to another.
- Figures 25 to 29 'are schematic views showing the position of the transfer device at various stages during the passage. from the draft of one of the posts to the next ...
Finally, Figures 25A to 29A are top plan views of the mechanism shown in Figures 25 to 29 respectively.
The embodiment of the drawing shows a machine having the frame 10 in which is mounted a die block 11 and a carriage.
12, intended to be animated in the usual way with a back and forth movement bringing it closer and away from it .. from the die block. The carriage carries several of the tools which cooperate with the dies of the die block.
At station 1, a cutting die 14 is mounted in the die block, this cutting die has an opening in which is fed a section of material to be worked 15, so that a part of it protrudes. from the die to be severed (as is well known in the art) by the cutting knife 16, which is shown schematically. Once a short section or workpiece, such as the workpiece 17 shown in Fig. 7, is detached from the length of the material to be worked, this workpiece is passed in the usual manner to the second station. of the machine using the knife 16.
At station 2, a die holder 18 is mounted in the die block, this die holder having a recess in which the die 19. is mounted. Likewise, in the die holder 18 is mounted, displacably. - gable, an ejector pin 20, 'the end of which extends into the opening of the die 19 and assists in the formation of the nut from the workpiece. The ejector axis is actuated by an ejector rod 21 which is advanced by a suitable mechanism, not shown, and which serves to cause the advance of the ejector axis in order to eject the workpiece from the die.
At this station, the carriage has a punch holder 23 which is provided with a punch 24, which, once the carriage is advanced, protrudes into the die to act on the workpiece. As shown more 'particularly in Figure 2, the end of the punch 24 is provided with a flat cone 25 intended to form a slight hollow in the face of the blank presented au.poinçon. The blank, after the operations it has undergone at this station, is shown at 26 in Figure 8 of the drawing, where, as can be seen, it has been erected and is provided with a rear or substantially flat face 27 on the side of the workpiece presented to the die, while the face presented to the punch has a shallow conical recess 28.
The punch 24 pushes the blank out of the knife 16 to introduce it into the die 19 and the knife remains in this position until the punch moves back a sufficient distance, to allow the return of the knife for its subsequent operation.
The blank, in the form shown in FIG. 8, is then transferred, by means of an appropriate mechanism to which reference will be made below, to station 3 of the mechanism. At this station, a die 29 is mounted in the die holder 30 carried by the die block 11, the die 29 having an opening inside which extends an ejector shaft 31 actuated by an ejector rod 32. A In this station, the carriage is provided with a punch holder 33 which carries a punch 34, the end of which penetrates into the opening of the die 29 in order to properly bring the nut to size at this station.
In the large-scale view of Figure 3, it can be seen that the opening of the die 29 is formed in such a way, at its rear end,
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as shown at 35, whether it constitutes a chamfer on the rear face of the workpiece or blank;, chamfer which surrounds a substantially flat rear end surface formed by the ejector axis 31:
At this station, the die opening, in which the blank is located, is slightly larger than the die opening 19 at station # 2, so the blank is both slightly enlarged and provided with a chamfer on its rear face.,
When the carriage moves back after the forming operation, the workpiece is ejected from the die by the ejector axis 31 and the form of. the blank is, at this moment, that shown at 36 in FIG. 9. It should be noted that the rear face of the nut or face presented to the die has been provided with a chamfer 37, while that the face presented to the punch is provided with a recess 38 having substantially the same depth. or a depth slightly greater than the recess 28 made at station n 2.
The punch 34 is slightly conical at its end, as indicated at 39, to make it possible to obtain this recess. The blank, at station 3, was brought to size and slightly enlarged compared to the diameter it had at station 2.
Once the operations have been carried out at station 3 and the blank is in the form shown in Figure 9, it is then passed to station 4. However, at this time, not only is the blank passed from one of the stations to the next, but again it is reversed or turned end to end, so that the face of the blank presented to the punch at station n 3 becomes at station n 4 the face of the blank presented to the die and that the face of the blank provided with the chamfer 37 is worked by the punch carried by the carriage, as will be explained below.
We can call station 4 the crown forming station and, chamfer 37, on the face of the blank presented to the punch, at this station, allows the crown forming punch to penetrate and compress the crown. nut to obtain a second chamfer on the side of the blank presented to the die, as will be explained below, without creating a burr at the edge of the blank on its face presented to the punch.
. At station 4, there is a die holder 41 which carries a die 42 in the opening of which is mounted an ejector shaft 43 actuated by an ejector rod 44, as before. The carriage is provided, in this position, with a punch holder 45 which carries a punch 46. As shown in FIG. 4 of the drawing, the rear end of the opening of the die is shaped as at 49 to obtain a relatively large chamfer or crown on this end of the blank. The die is also provided with flat faces on its walls to initiate the creation of the hexagonal shape of the final blank and, likewise, the working end of the punch 46 is provided with cooperating flat faces 50.
The punch 46 also has a reduced end 51, conical on its side wall to form a hollow in the face of the blank presented to the punch.
Once the operation has been performed at station 4, the blank is ejected from the die and is in the form shown at 52 in FIG. 10. It can be seen that the face of the blank facing the die is formed of a relatively large chamfered or domed surface 53 and a planar end face 54. On the face of the blank facing the punch is a relatively pronounced recess 55, the wall of which forms an angle or has an inclination of 30, as shown at 55a.
It is understood that this recess 55 is located on the face of the blank which was previously provided with the crown 37; given that the blank was turned upside down or turned back end to end between buds 3 and 4, and the chamfer 37, previously provided, allows the blank to be upset in this way without creating burrs in the vicinity of the angles 56 between the flattened surfaces 57. Of course, it will be understood that while the blank at station 4 is given a roughly hexagonal shape, it is not provided with the sharply defined corners that one wants in the finished product.
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The blank is then passed to station 5, which may be called the hex-forming station and, during its transfer, the blank is again turned over at an angle of 1800 or it is turned upside down so that its domed or chamfered part 53 is at station 59 on the face facing the punch. At this station, a floating die 59 is mounted, in a movable manner, in a die holder 60, the latter being pushed outwards by the spring 61. Inside the opening of the die 59 are mounted on the inner dies 62 and 63, the inner die 62 having a circular opening intended to receive a punch 64 (FIG. 5) which has a reduced end 65 serving to form a recess in the rear face of the workpiece.
The inner die 63 has a hexagonal opening 66 for receiving the blank and the punch which will be described below. It should be noted that the opening made in the inner die 62 is slightly smaller than that made in the inner die 63 so as to constitute a shoulder 67 serving to form on this side of the blank the face forming washer and the inner die 62 is nested in the inner die 63 to allow the latter to provide more grip to the die 59.
In this station, the carriage is provided with a punch holder 68 which carries a hexagonal punch 69 having substantially the shape and dimensions of the finished nut blank, so that the blank is, in that sense, the shape and dimensions of the nut blank. post, completed in its hexagonal form with sharply defined angles. This punch is provided with a reducing end 70 serving to form a recess in the face of the blank presented to the punch and the recesses formed on each face will be relatively deep so that only a relative partition remains. very thin metal between the two recesses.
The blank, as it appears after the operations have been carried out at training station 5. Of the hexagon is shown at 72 in FIG. 11. As can be seen, the face of the blank facing towards the matrix is provided with a face 73 constituting a circular flat washer and the lateral surface of the blank is provided with flat faces 74 the angles of which 75 are clearly delimited. In the vicinity of the edge of the face of the blank facing the punch is a chamfer 76, this chamfer being formed on the face of the blank where the chamfer 53 previously existed. the blank are deeply recessed, as shown at 77 and 78, and only leave between them a relatively thin partition of metal 79.
The blank is now passed to station 6, which is the drilling station. At this station a piercing die 81 is mounted in a die holder 82 and the carriage is provided with a piercing punch 83 which, as shown in Figure 6, is intended to enter the recess 78. from the exterior or front face of the blank and ejects the partition 79 therefrom in the form of a "pellet" 85, shown in FIG. 12A. As the carriage moves back, the blank can be extracted from the punch 83 by means of the usual extractor 87.
The nut is now in the form shown in Figure 12, the outside dimensions being substantially the same as those shown in Figure 11, but the finished blank 88 is now traversed by a smooth central opening 89 intended to accommodate the usual tapping.
Figures 13 to 17 show the formation of a plain face nut using the same machine as previously described, except for a slight modification of the tools used in the machine. As shown in Figure 13, the tools used at the dressing station are the same as those used at the second station, as shown in Figure 2. Similarly, as shown in Figures 14 and 15, the tools are used. same tools as those which are used to make the nut with a face forming a washer and shown in FIGS. 3 and 4. These tools have been given the same references given that their action on the blank is the same.
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Likewise, the various parts of the blank, in Figures 18, 19 and 20, have been given the same references as the corresponding parts of Figures 8, 9 and 10 since we have used the same tools and that the shape of the blank is the same for each of the friends 2, 3 'and 4.
However, at station 5, the shaping is slightly different, in order to form the nut such that its face facing the matrix is a plain flat face instead of being a washer face, as is the case. previously described in connection with the shaping at station 5, shown in figure 5. As shown in figure 16, the punch which is provided on the carriage has the same shape as the punch 69 shown in figure 5, and also has the reduced end 70 serving to form a deep recess in the face of the blank facing the punch. A die holder 91 is mounted in the die block 11, this die holder being movable relative to the die block and forcibly pushed out by a spring, the organization being similar to that shown. at station 5 in figure 1.
Likewise, the punch 92 also has, in this position, a reduced end 93 intended to form a hollow in the rear face of the blank, that is to say its face facing the die. In die holder 91 are forming dies 94 and 94a, die 94 having a hexagonal die opening 95, which opening is provided with an annular planar end face 96 surrounding the opening through which the punch 92 extends, so as to form on this face of the blank, a flat flat face surrounding the practical recess by the punch 92. As has already been explained with regard to FIG. 5, at this station the blank is given its final external shape having an exact hexagonal outline with clearly defined edges.
This is represented by FIG. 21 of the drawing, in which the blank is represented at 97 as having a planar rear face 98, in flat panels 99 provided with clearly defined angles 100 and a chamfer 101 on the edge of the face facing the punch. The blank has relatively deep recesses 102 and 103 leaving between them a relatively thin partition 104.
The blank is then passed to station 6 comprising the drilling tools shown in FIG. 17 which are, in all respects, identical to those previously described with reference to FIG. 6 and to the parts of which the same references were given. After the drilling operation, the blank is in the form shown at 105 in Figure 22. It has not changed as regards its external dimensions compared to those shown in Figure 21, but the partition 104 has been ejected from the blank and it is now crossed by a smooth central opening 106 which only remains to be tapped. The planar face 98 remains as before; the same is true of chamfer 101.
It is understood that the same transfer mechanism is used to manufacture the flat face nut as that referred to during the manufacture of the washer face nut and that we will describe further. Thanks to the use of this mechanism, the blank is reversed or turned end to end between stations 3 and 4 and also between stations 4 and 5.
The transfer mechanism used in the present machine is described in Belgian patent application No. 388,617 filed by the applicant on September 29, 1950 for "Improvements to transfer mechanisms" and, consequently, it will be described only briefly, since this mechanism does not form part of the present invention.
As shown in Figure 23, a connecting rod 108 capable of being driven in a reciprocating motion by a movable part of the machine (not shown) is connected to a swinging arm 109 fixed to a short shaft 110 mounted so to be able to rotate in the machine frame. On this shaft 110 is fixed a two-piece gear consisting of sections 111 and 112 and the teeth of this gear are engaged with a pair of pinions 113 and 114 keyed to shafts 115 and 116 mounted so as to be able to rotate in the shaft. machine frame. Shafts 115 and 116 are respectively attached
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crank arms 117 and 118, these arms carrying, at their outer ends, crank pins 119 and 120, as shown more particularly in FIG. 24.
The crank pins 119 and 120 are mounted so as to be able to rotate in a support or frame designated as a whole by the reference numeral 121 and several finger-holder blocks 122, 123, 124 and 125 are attached to this frame. Transfer fingers 126 and 127 are fixed to the finger-holder blocks 122 and 125 and are provided to cooperate with the blanks at station No. 2 and at station No. 5 of the machine and pass the blanks to stations No. 3 and 6 respectively, the blank being held in its initial position without being turned or overturned.
It should be noted here that when the connecting rod 108 (figure 23) oscillates the two-piece gear 111 and 1129 the cranks 117 and 118 also oscillate, causing the oscillation of the support 121 which moves according to an arcuate path and moves all points of the support substantially in a semicircular arc. Likewise, the transfer fingers 126 and 127 move along a substantially semicircular path during their movements to pass from one of the stations to the next and to return therefrom, this movement taking place in a parallel plane. It is in line with the face of the die block or in a vertical plane when the carriage is operating horizontally as usual.
The transfer mechanism used in combination with the finger blocks 123 and 124 is arranged to flip the blank end to end or to reverse it, since the mechanism is the same at these two positions, the description of one will suffice. . As shown in the sectional portion of Figure 24, a shaft 128 is rotatably mounted in the finger block 124 and transfer fingers 129 are attached to the lower end of this shaft. At the upper end of the shaft is fixed a collar 130, this collar being provided with a pinion 131 which forms an integral part thereof and also having a polygonal part 132 at its lower end.
A series of racks 133 are mounted on the machine frame above the upper ends of shafts 128, these racks being able to cooperate with pinions 131 to rotate shafts 128 through an angle of 180 when these shafts. are lifted to engage the teeth of the pinions 131 and those of the racks 133 and are then moved horizontally on these racks. During the ascent and descent of the shafts 128, the polygonal elements 132 cooperate with guide surfaces 134 provided on the frame of the machine to immobilize the shafts 128 against any rotation.
As appears in the present machine and as previously described, the fingers 129 mounted so as to be able to rotate only between the stations 3 and 4 and the friends 4 and 5 are used. However, it is of course understood. that this rotary finger transfer mechanism can be used between any two desired stations, or can be omitted between any two desired stations, so that the blank may or may not be turned over if desired.
There is schematically shown in Figures 25 to 29 the movement of this rotary transfer mechanism and can be described som; usually as follows:
At the appropriate time, during operation of the machine, the transfer fingers cooperate with the blank which has been ejected from the die by one of the ejector axes described above and which is ready to move to the next station. At this moment, the connecting rod 108 is actuated in one direction and performs the partial rotation of the two-piece gear 111 and 112, which causes the partial rotation of the pinions 113 and 114.
This serves to oscillate the cranks 117 and 118 clockwise from the position shown in figure 24, as shown in figures 25 to 29 and causes the corresponding movement of the finger frame. 121.
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As the finger-holder frame moves upward from the position shown in Figure 24, one of the faces of the polygonal member 132 bears against the bearing or guide member 134, so as to emerge. - angle the rotation of the fingers 129. Towards the end of the upward movement of the frame 121 of the transfer fingers, the pinion 131 is in engagement with the teeth of the rack 133, as shown in FIG. 25. From this point, the The movement of the support 121 takes place, for the most part, horizontally, which progressively moves the parts from the positions shown in Figure 25 to that shown in Figure 29, and during this movement 'shaft 128 has turned with a substantially 1800 arc, causing the blank to turn end to end.
Continuing on, the movement of the crank arms 117 and 118 results in a downward movement of the support 121 until the blank is brought to a position where it is located opposite the blank. opening of the die of the next machine station. During this downward movement, the shaft 128 is again prevented from rotating by the coming into contact of the polygonal face 132 with the bearing surfaces or guide members 134.
It should be noted here that the guide members 134 are spaced apart from each other so that during the rotation of the shaft 128, the polygonal member 132 is out of contact therewith, allowing thus the rotation of shafts 128.
The path of the blank is represented by the dotted lines 135 in Figures 25 to 29, and it is understood that the transfer fingers 126 and 127 will drive the blanks held by these fingers along identical paths, if this is the case. is that this blank is not flipped or overturned.
It is understood that one can obtain a double chamfer nut by the same process, the tools, in certain stations, being modified to form a chamfer on the two faces of the blank instead of an over- flat face on one side.
It is obvious that the preferred embodiments described above and shown in the appended drawing are given only as an indication and not as a limitation and that various modifications can be made to them without thereby departing from the spirit of the present invention.
CLAIMS.
1. Method of manufacturing a nut blank or similar object by cold stamping in several operations, including cutting off a workpiece, from a section of solid material to be worked, in which the process is formed to form a convex part at one of the ends of the workpiece, and then a recess is formed in the face of the workpiece on the side of this convex end.