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DISPOSITIF ACCUMULANT ET RESTITUANT DE L'ENERGIE.
La présente invention concerne une machine accomplissant un travail du type caractérisé par un dispositif élastique qui accumule de l'é- nergie pendant les courses motrices de la machine et la rend disponible à la fin des courses motrices pour faire revenir ou contribuer à faire revenir la machine ou des éléments de cette machine dans leurs positions initiales et, plus particulièrement, l'invention concerne une machine dû type précité dans laquelle le dispositif élastique consiste en un fluide compressible.
Le dispositif élastique suivant l'invention est caractérisé par des particularités qui permettent de l'adapter facilement à diverses sortes de machines. On peut obtenir des résultats extrêmement avantageux en l'incorporant à des machines dans lesquelles l'espace disponible est limité et dans lesquelles les forces à accumuler et à restituer sont consi- dérables.
Le dispositif élastique suivant l'invention peut être appliqué par exemple, dansddes conditions particulièrement avantageuses, à des machi- nes à poinçonner et à perforer du type dans lequel les poinçons et matrices sont combinés pour former un groupé assemblé indépendant, de sorte sur l'é- lément mobile peut être actionné par le piston d'une presse normale, et, dans ce cas, le dispositif élastique a pour effet de faire revenir l'élé.. ment mobile dans sa position initiale pendant la course de retour du piston et, en même temps, de détacher du poinçon la pièce poinçonnée.
Il a été de pratique courante jusqu'à présent, d'utiliser des ressorts mécaniques pour fournir les forces qui sont nécessaires pour déta- cher la pièce du poinçon, une fois la course motrice de ce poinçon terminée.
L'emploi de ressorts mécaniques à cet effet a donné lieu à des restrictions extremement fâcheuses en ce qui concerne l'épaisseur et la nature des ma- tériaux qui peuvent être poinçonnés ou perforés, car la possibilité de se servir de la machine à cet effet dépend inévitablement de l'aptitude du dis- positif éjecteur à faire sortir le poinçon après les courses de poinçonnage ou de perforation. En raison de cette restriction, il n'a pas été possible dans la pratique jusqu'à présent, de perforer des pièces métalliques d'une épaisseur sensiblement supérieure à 6,3 mm.
Il n'a pas non plus été possible
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pratiquement de poànpnner des -trous d'un diamètre notablement supérieur à 50,8 mm, sans faire usage d'un? dispositif éjecteur coûteux. S'il s'agit'de poinçons de grande dimension, un grand ressort entourant le poinçon ne donne pas satisfaction, car un ressort de grand diamètre en fil d'une grosseur don-
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née est mou et son pouvoir d'éjeotish est insuffisant, à moins qu'il n'ait été mis sous charge initiale assez forte. La charge initiale par elle-même est nuisible, car elle fait subir des efforts considérables au poinçon et au dispositif éjecteur.
Les ressorts mécaniques des dispositifs éjecteurs ont d'autres
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inconvénients parmi lesquels un grave inconvénient consiste dans l'encombre# ment considérable, de ces ressorts et, par suite, l'augmentation de la ha'11telII'- . de la colonne de la poinçonneuse. Ils ont aussi pour effet d'qugnenter la largeur- des mécanismes en empêchant ainsi de .poinçonner des traus 'aussi rap- prochés qu'il serait possible de poinçonner en leur absence. Les ressorts
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mécaniques ont encore l'inconvénient 4>être exposés à la fatigue et de se rompre souvent, en particulier si le piston de la presse qui actionne l'élé- ment mobile du mécanisme de poinçonnage ou de perforation, peut prolonger sa course au point d'amener en contact entre elles les diverses spires du ressort.
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Suivant l'invention, on envisage l'emploi <t'un fluide, de préférence une huile ou autre liquide approprié, qui se comprime et diminue de volume pendant la course motrice du mécanisme accomplissant un travail, de fagon à accumuler dans ce fluide une quantité d'énergie qui peut être mi- se en liberté en permettant au fluide de se détendre et en faisant ainsi re- venir ce mécanisme dans sa position normale à la fin de sa course de travail, L'emploi de l'huile comme fluide compressible est avantageux en ce que l'hui- le peut subir une pression de 3515 kg/cm2., tandis que son volume diminue ainsi de 13% environ, quoique le volume de l'huile de silicone et d'autres huiles puisse diminuer jusqu'à 26% sons la même pression.
Etant donné que l'effort de compression maximum acceptable d'un ressort mécanique ne dépasse
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généralement pas 70,3 kgl'cn2, il est facile de voir que le dispositif élas-- tique suivant l'invention est susceptible d'exercer des efforts d'éjection , dans le même espace, qui sont de beaucoup supérieurs à ceux qu'on peut obte- nir avec des ressorts mécaniques. Quoique, pour diverses raisons,le béné- fice ainsi réalisé puisse ne pas atteindre 50 pour 1, il est facile de réa-
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liser un bénéfice global de 8 à 10 pour 1. En d'autres termes, il est possl" ble, au moyen d'un fluide utilisé de la manière envisagée suivant l'in""'ti01'l de mettre en jeu des efforts d'éjection de 800% à 1000% supérieurs a ceux qui peuvent être obtenus avec un ressort mécanique aux mêmes restrictions d'encombrement près.
Le principal objet de l'invention consiste dans un dispositif élastique du type général précité susceptible d'accumuler de l'énergie de façon à faire naître des efforts considérables d'accomplissement d'un travail , dans un espace aussi réduit que possible.
D'autres objets de l'invention sont les suivants un dispositif élastique qui peut être combiné avec une machine à poingomner et à perforer de façon à permettre dé poinçonner ou de perforer.
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des pièces beaucoup plus épaisses qu'antérieurement lox squé.es effort d'é- jection étaient fournis par des ressorts mécaniques; -,' . ¯ un dispositif élastique qui peut être combiné avec- un mécanisez me accomplissant un travail de façon que l'effort exercé soit directement proportionnel à l'effort qui est nécessaire pour faire revenir le mécanisme -
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dans .sa position initiale z. la fin de la course de travail; un dispositif .élastique dont l'action s'exerce .en ligne droite et auquel il n'est pas nécessaire deappl4qaer, de charge Initiale;
une machine à :po:1Jlçonner et à perforer, dans laquelle des et#' forts d'éjection considérables peuvent être exercés dans une colonnerde poin-
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gonnage de courte longueur qui., par suite.,' peut être rigide et rob1n.s
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une machine à poinçonner et à perforer dans laquelle le réser- voir de fluide compressible de trouve à un endroit inoccupé et n'impose pas la hauteur de la colonne de poinçonnage; une machine à poinçonner et à perforer, dont la forme de construction et la disposition des éléments sont nouvelles, de façon à en simplifier et à en rendre moins coûteuse la construction et à en assurer le bon fonctionnement.
L'invention est décrite ci-après en détail en se reportant aux dessins annexés sur lesquels : la fig. 1 est une élévation latérale; avec coupe partielle, d'une forme de réalisation d'un mécanisme de perforation indépendant suivant l'invention; la fig. 2 est une coupe partielle représentant les positions relatives des éléments à la fin d'une course de travail du poinçon et avant le retour des éléments dans leurs positions initiales de la fig, l;
La fig. 3 est une coupe de détail à plus grande échelle suivant la ligne 3-3 de la fig. l; la fig. 4 est une vue semblable à la fig, 1 d'une variante du mécanisme de perforation et la fig. 5 est une vue en plan du mécanisme de la fig. 4.
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Les caractéristiques d<6 l'invention sont décrites en tant que s'appliquant à une machine à perforer qui, fig. 1; a la forme d'un mécanisme ou groupe indépendant et comporte un support 20 en forme de bâti en C, sur lequel sont montés les éléments respectifs 21 et 22 du poinçon et de la ma- trice. Ces éléments sont montés dans le prolongement l'un de l'autre, le poinçon 21 étant;porté par la branche supérieure du bâti en C et la matrice par la branche inférieure. Le mouvement du poinçon suivant son axe est guidé
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par un manchon de guidage et d'éjection 23. dont le monvementraxiai est guidé de son côté dans un trou 24 percé dans la branche supérieure du bâti en C.
Le manchon 23 a la forme d'un col ou prolongement de diamètre
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réduit d'un cylindre 6i de diamètre beaucoup plus grand que le manchon 23. et constitue un réservoir pour une masse d'un fluide 26, tel que l'huile par exemple. La paroi supérieure du cylindre 25 est percée d'un trou 27 dans le prolongement suivant l'axe du trou du manchon 23 et dans lequel passe la tête du poinçon 21,
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La portion de pointe du poinçon est donc guidée pendânit ses mouvements suivant l'axe par le manchon 23. tandis que sa portion de -U;te est guidée par la parc.p. du trou 27, et des éléments de garniture,,appropriés 2j et g2 sont disposés dans les régions de guidage pour empêcher le fluide de s'échapper du cylindre 25 entre le poinçon et les parois. de guidage.
La tige 30 du poinçon est de diamètre réduit entre ses portions de pointe et de tête, de sorte que, pendant les courses de travail du mécanisme à perforer,
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la portion de tt's, en entrant dans le cylindre 25 y comprime le fluide.
Des ressorts 31 portés par la branche supérieure du bâti en C forment un sup- port élastique du cylindre 25 qu'ils maintiennent normalement dans la position surélevée de la fige 1, dans laquelle l'extrémité inférieure du manchon de guidage et d'éjection 23 est en retrait dans le plan de la face inférieure de la branche supérieure.
De préférence, le cylindre 25 est percé d'un trou 32 par lequel le fluide compressible peut être introduit et l'air emprisonné peut s'échapper.
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Un bouchon fileté 33. fig. 3, à tête conique 3, ferme normalement lé trou 32 et l'extrémité extérieure de 1 tige du bouchon comporte un alvéole pris- matique .il dans lequel ori peut -t ¯¯au un outil approprié pour faire tounP- ner le bouchon dont la tête coni est engagée dans un trou ± fraisé for- mant siège dans la paroi latérale du cylindre 2,5. Une rondelle de garniture appropriée 37, en caoutchouc, peut être interposée entre la têtedu bouchon
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12. et le siège 36, ainsi qu'on peut The voire Il existe de préférence un jeu
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assez large entre les filets correspondants du bouchon et de la paroi du trou 32, pour permettre d'introduire le fluide compressible dans le cylindre 25 (pour le remplir) en le faisant passer entre les filets.
Si on le désire, la tige du bouchon 33 peut comporter des méplats latéraux, 'pour augmenter la section de passage du fluide, lorsque le bouchon est desserré. Il est facile de voir d'après ce qui précède que l'étanchéité du trou 32 est obte-
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nue par la tête du bouchon, le siège avec lequel la tête coopère et 1 élél nt de garniture qui les sépare. La forme de construction représentée a l'avan- tage de faire agir sur le bouchon les pressions qui prennent naissance dans le cylindre pendant les courses de travail du poingon, de façon à rendre ce bouchon plus efficace et d'autant plus étanche que les pressions engendrées sont plus fortes.
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Le mécanisme à perforer décrit cif-dessus est utilisé et action- né de la même manière générale que celui qui est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'ln.êrique n 1.955,866., en date du 24 avril 1934, c'est-à-dire que plusieurs outils semblables sont combinés par rapport à la pièce à poin- çonner, au bâti et au piston d'une presse normale, de façon à utiliser le mouvement du piston de la presse pour provoquer les courses de travail des outils et poinçonner, perforer, façonner ou déformer de toute autre manière
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la pièce, à volonté. Le sommier de la presse est désigné par la sur la f3g'. 1, son piston par 9 sur la fige 2 et la pièce à perforer par as sur cette figure sur laquelle elle est représentée en position de poinçonnage par rap- port ,au poinçon et à la matrice du mécanisme.
Les éléments du mécanisme occupent normalement les positions de la fig. l, dans lesquelles le fluide 26 supporte le poinçon 21 en positi.on de retrait (surélevée) maximum et les ressorts 31 supportent le cylindre 25 dans une position dans laquelle le manchon de guidage et d'éjection 23 est aussi en position de retrait (surélevée).
Lorsque la presse fonctionne, son piston vient en contact avec la tête du poinçon 21 et le fait avancer dans la direction de la pièce, la course du piston étant réglée de façon à faire passer le poinçon 21 de sa position normale de la fig. 1 dans celle de la fige 2. Sur cette figure., le poinçon a traversé la pièce et à la limite de sa course de travail, la débouchure poinçonnée dans-,la pièce a été éjectée'par le canal de sortie 41
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de la matrice gaz L'amplitude du mouvement de la tête du poinçon étant pliap grande que celle de la portion de tige, le mouvement du poinçon est transmis pendant la première partie de sa course de travail par le fluide 26 au cylin- dre qui, par suite,
participe au mouvement du poinçon jusqu'à ce que l'extré- mité du manchon de guidage et d'éjection 23 vienne en contact avec la pièce.
Puis, pendant que le mouvement du poinçon continue et que le cylindre est arrêté du fait que le manchon de guidage et d'éjection est en contact avec
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la pièce, la têjbê du poinçon est poussée dans le cylindre 6i par le piston de la presse, en comprimant ainsi le fluide 26. qui diminue de volume en ac- cumulant de l'énergie. La fig. 2 représente les positions des éléments de
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l'outil à la fin de la course de travail du poinçon. Une fois ce4te course de travail terminée, le piston de la presse revient dans sa position de re- trait. A ce moment, le fluide comprimé 26 peut se détendre.
Le poinçon re- vient ainsi dans la position de retrait de la fige 1, la pièce est détachée de l'extrémité du poinçon à ce moment et les ressorts 31 agissant sur la face inférieure du cylindre 25 font revenir le manchon de guidage et d'éjec- tion dans sa position de- retrait.
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Les figs, 4 et 5 représentent une seconde forme de réalisation de 1-invention,, Le cylindre 125 de cette forme de réalisation qui porte le manchon de guidage et d'éjection et constitue la hambre du fluide compres- sible a sensiblement le même diamètre sur toute sa hauteur. Par suite, le diamètre de l'outil de perforation est sensiblement plus petit, dans la ré- gion de la chambre du fluide, que dans la forme de réalisation décrite en premier lieu. Une bride annulaire 142 du cylindre coopère avec les ressorts 131 de fagon à maintenir normalement le cylindre en position surélevée.
Un
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trou taraudé 241 est pratiqué dans la bride H.2 pour recevoir le col fileté d'un récipient de pression 144 qui communique par le trou 143 avec la chambre
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de fluide du cylindre 125 et se prolonge latéralement au-dessus de la branche supérieure du bâti en C qui comporte une échancrure 145 pour loger la portion de corps de plus grand diamètre du récipient de pression. Le récipient 144 peut- être d'une forme de construction courante et contient la majeure partie du fluide compressible.
Cette forme de réalisation a donc l'avantage de di- minuer sensiblement la largeur maximum de l'outil de perforation par rapport à celle de l'outil de perforation décria en premier lieu et, par suite,cet outil convient particulièrement aux opérations qui consistent à poinçonner des trous ou perforations très rapprochés. Un autre avantage important con- siste dans la possibilité de faire varier facilement le volume du réservoir de fluide compressible en lui substituant des récipients de pression de dif- férentes dimensions. Aux autres points de vue, la forme de construction et le mode de fonctionnement de l'outil de perforation sont sensiblement les mêmes que ceux de l'outil de la fig. l.
Il ressort de ce qui précède que la machine à poinçonner décri- te ci-dessus a l'avantage de permettre de faire naître par le mouvement du poinçon des efforts d'éjection de beaucoup supérieurs à ceux qui peuvent ê- tre développés dans le même espace par des ressorts mécaniques ordinaires.
On peut donc poinçonner ou perforer des pièces beaucoup plus épaisses que jusqu'à présent. Il est évident, à ce propos, que dans les formes de réali- sation de l'invention représentées, la course de travail du poinçon et les efforts d'éjection nécessaires dépendent de l'épaisseur et de la nature des pièces à poinçonner..et cue les éléments de 7:'outil de perforation peuvent etre construits suivant le type de fluide compressible choisi de façon à pou- voir facilement faire naître les efforts d'éjection nécessaires par les cour- ses de travail du poinçon.
Les caractéristiques de l'invention ont été décrites en tant que s'appliquant à un mécanisme de perforation dont les éléments ont la forme d'un groupe indépendant. Il a aussi été question de l'application de l'in- vention d'une manière générale à des mécanismes accomplissant un travail.
Il doit être bien entendu que ces applications ne doivent être considérées que des exemples et que le poinçon le fluide compressible et son récipient, constituent en réalité un ressort 0. fluide qui, tel quel, peut être employé avec avantage dans diverses applications pour remplacer des ressorts mécani- ques.