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THE NATIONAL MACHINERY COMPANY, résidant à TIFFIN, Ohio (EoU.A.)o PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX MACHINES POUR FABRIQUER DES VIS OU BOULONS A TETE CREUSE OU DES OBJETS ANALOGUES.
L9invention est relative à des machines pour fabriquer des vis ou boulons et des objets analogues; et elle concerne, plus spécialement, une machine pour fabriquer des vis à tête creuse., c'est-à-dire des vis dont la tête est munie d'une encoche. Elle a pour objet un perfectionne- ment apporté au mécanisme arracheur qui sert à dégager la tête creuse du poingon qui a servi à la formation de l'encoche, ce mécanisme étant analogue à celui décrit dans le brevet belge no 495 477 accordé le 31 mai 1950
Comme indiqué dans ce brevet,
on forme avantageusement l'enco- che hexagonale dans la tête de la vis à l'aide d'un mécanisme qui comprend une matrice de retenue fixe montée sur un coulisseau entêteur qui porte également l'outil poinçonneur ou emboutisseur Une caractéristique des opérations de poinçonnage ou d'emboutissage est que, lorsque la partie correspondant à la tête de 10ébauche est soutenue de toutes parts, le métal constituant cette tête tend à se contracter ou à revenir sur lui-même après que le poingon a dépassé une partie déterminée de 19 ébauche, de sorte qu'à la fin du poinçonnage, le corps de l'ébauche serre fortement sur le poinçon et se contracte autour de celui-ci.
Par conséquent, l'ébauche doit être arrêtée et maintenue dans la matrice de retenue pendant que le poin- gon est dégagé. Le procédé et le dispositif,convenant à la mise en oeuvre de ces opérations de poinçonnage, sans qu'il se produise une usure exces- sive de la matrice, sont décrits dans le brevet antérieur, la tête de la vis étant confinée seulement pendant le poinçonnage et étant libérée ensuite avant que le poingon soit dégagé hors de l'encoche de l'ébauche L'invention a pour objet une machine pour fabriquer des vis à tête creuse et dans laquelle la partie de la vis correspondant à la tète est confinée dans /.une matrice qui peut glisser sur un coulisseau entêteur à mouvement alternatif,
pendant que l'encoche formée dans la tête est obte-
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nue,la matrice portant un manchon arracheur qui entoure le poincon, ledit poingon et ledit manchon étant déplacés axialement par rapport au coulis- seau entêteur par le mouvement de la bielle qui actionne le coulisseau.
L'évolution récente des machines pour fabriquer des vis à tête creuseconnues également sous le nom de vis à tête du type Allen, a con- duit à 19 adoption, par l'industrie , d'une machine dans laquelle l'ébauche de la vis est maintenue dans la matrice de retenue pendant qu'un coulisseau entêteur,qui porte une matrice de soutien, entourant la tête, un organe arracheur et un poinçon, est animé d'un mouvement alternatif par rapport à l'ébauche retenue par le porte-matrice.
Pour réduire au minimum l'usure de la matrice et pour prolonger la durée d "usage des outils, on fait com- porter à la matrice de soutien une encoche dont la section transversale va progressivement en augmentant à partir de la face d'extrémité de la ma- triee de soutien afin que la paroi latérale de la tête ne soit pas confinée pendant le poinçonnage de l'encoche hexagonale dans ladite tête.
La forme conique,qui en résulte pour la paroi latérale de la têteest supprimée pour la vis définitive puisque la tête est obligée de passer par la section de diamètre minimum , de la matrice de soutien quand le coulisseau entêteur recule Le manchon arracheur et le poinçon sont déplacés axialement par rapport à la matrice de soutien,de sorte que l'ébauche est retenue dans la matrice montée sur le porte =matrice pendant que le coulisseau entêteur reculs, et que le poinçon reste dans l'encoche de la tête jusqu'à ce que la partie de l'ébauche, correspondant à la tête , ait été libérée par rap- port à la matrice de soutien Le manchon arracheur est également agencé de manière à prendre appui sur la tête de l'ébauche et à maintenir celle- ci dans la matrice montée sur le porte-matrice,
pendant que le poinçon est tiré hors de l'encoche
Conformaient à 1' inventionon entraîne le coulisseau entêteur par une bielle articulée,à une extrémité, audit coulisseau alors que son autre extrémité entoure un excentrique engagé sur l'arbre à manivelle de la machine.
Pendant le mouvement d'entraînement de la bielle., celle-ci pivote sur le coulisseau entêteur et des moyens ont été prévus pour utili- ser ce mouvement de pivotement de la bielle pour déplacer le poinçon et le manchon arracheur, en fonction du temps, par rapport aux mouvements du coulisseau entêteur
L'invention a pour objet une machine pour fabriquer des vis ou boulons à tête creuse ou des articles analogues dont la tête comporte une encoche,cette machine comprenant un coulisseau entêteur, un manchon arracheur qui peut glisser sur ledit coulisseau, un outil poinçonneur mon- té sur ledit manchon.,
une bielle articulée au coulisseau entêteur pour en- traîner celui-ci suivant un mouvement alternatif et des moyens reliant opé- rativement ladite bielle audit manchon pour déplacer celui-ci axialement par rapport à l'outil par suite du pivotement de la bielle.
L'invention a également pour objet une machine pour fabriquer des vis à tête creuse ou des objets analogues dont la tête est munie d'une en- coche, ladite machine comprenant un bâti portant une matrice de retenue pour une ébauche,un coulisseau entêteur à mouvement alternatif et monté sur le- dit bâti,, un arbre rotatif tourillonné dans ledit bâti, un excentrique mon- té sur cet arbreune bielle reliant cet excentrique au coulisseau pour dé- placer ce dernier suivant un mouvement de va-et-vient, une matrice de sou- tien pour la tête de la vis, cette matrice pouvant glisser dans ledit cou- lisseau et comportant un trou dont le bord entoure la tête de l'ébauche lo- gée dans la matrice de retenue.,un manchon arracheur qui peut glisser dans la matrice de soutien portée par le coulisseau,
un poinçon qui peut glisser dans ledit manchon, des moyens reliant opérativement le manchon arracheur le poinçon et la bielle pour déplacer successivement le poinçon et le man- chon,dans le sens axial,par rapport au coulisseau et par suite du pivote- ment de la bielle par rapport audit coulisseau.
Finalement, l'invention a pour l'objet une machine pour fabriquer des vis à tête creuse ou des articles similaires dont la tête est munie d'une encoche, ladite machine comprenant un bâti portant une matrice de retenue
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pour une ébauche, un coulisseau entêteur à mouvement alternatif et monté sur ledit bâti,un arbre rotatif tourillonné dans ledit bâti, un excentri- que monté sur cet arbre,une bielle reliant cet excentrique au coulisseau pour déplacer celui-ci suivant un mouvement de va-et-vient, une matrice de soutien pour la tête de la vis, cette matrice pouvant glisser dans ledit coulisseau et comportant un trou dont le bord entoure la tête d'une ébauche logée dans la matrice de retenue, un manchon arracheur qui peut glisser dans la matrice de soutien,
portée par le eoulisseau un, poinçon qui peut glisser dans ledit manchon, des moyens reliant opérativement le manchon arracheur, le poingon et la bielle pour maintenir ledit poinçon et ledit manchon arracheur à un écartement fixe de ladite.matrice de retenue pen- dant que le coulisseau entêteur s'écarte de cette matrice par suite d'une partie du pivotement de la bielle par rapport au coulisseau entêteur, d'autres moyens reliant opérativement le manchon à la bielle pour maintenir ledit manchon à un écartement fixe par rapport à la matrice de retenue, pendant que le coulisseau entêeteur continue à s'écarter de la matrice de retenue, par suite d'une autre partie du pivotement de la bielle par rapport au coulisseau enteteur.
Les dessins ci=annexés montrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
- la figure 1 montre, en coupe partielle, le coulisseau entêteur et le mécanisme arracheur quand le coulisseau occupe sa position extrême vers l'avant, la figure 2 montre semblablement, le même dispositif après que l'ébauche est dégagée hors de la matrice de retenue et avant que le poingon ait été dégagé; - la figure. 3 montre , semblablement , le même dispositif après que l'opétation d'arrachement a eu lieu, = les figures 4, 5 et 6 montrent, à plus grande échelle et res- pectivement en coupe suivant 4-4 figure 1, en coupe suivant 5-5 figure 2 et en coupe suivant 6-6 figure 3 des détails du mécanisme arracheur.
Le coulisseau 10 est montée comme à l'ordinaire,de manière à pouvoir être écarté et rapproché, suivant un mouvement de va-et-vient,du bloc de matriçage 11. Un bossage 12 est fixé sur la face avant du coulis- seau 10 et comporte un alésage 13 dans lequel est logé un manchon porte- matrice 14. Pour l'exemple montré, ce manchon 14 peut se déplacer, sui- vant un mouvement axial limité, par rapport au bossage 12 et il comporte un ergot 15 qui peut venir en contact avec un épaulement radial 16 du bossa- ge 12 pour limiter le mouvement axial vers l'avant.Le bossage 12 comprend une entrée d'air comprimé 17 qui débouche dans une gorge annulaire 18 laquel- le,de pair avec la face arrière du manchon 14, forme un moteur pneumatique par.
lequel le manchon 14 est maintenu à sa position avancée avec l'ergot 15 en contact avec 1'épaulement 16 Cette disposition particulière est avantageuse quand on veut forger des articles creux car elle permet que le manchon porte-matrice vienne entourer la tête de la vis avant que le for- ge âge ait lieu. La partie avant du manchon 14, voisine du bloc de matriçage 11, comporte un trou 19 propre à recevoir le manchon arracheur 21.
Celui-ci peut coulisser axialement dans ce trou et il comporte à l'ar- rière, un rebord périphérique 22 qui vient buter contre la face 23 du man- chon 14 en limitant ainsi le mouvement axial par rapport à celui-ci @ Un poinçon 24 peut coulisser axialement dans le manchon 21 et est monté, à son extrémité arrière, dans un bloc 26 qui peut coulisser dans un alésage 27, de plus grande section, du manchon 14. La face avant 28 du bloc' 26, en venant en contact avec un épaulement radial 29 du manchon 14, limite le mouvement d'avancement du bloc 26 et, par conséquent, celui du poingon 24. Le montage du poinçon 24 dans le bloc 26 est tel que ce dernier limite le mouvement d'avancement du poingon mais ne transmet aucune poussée vers l'avant pendant le forgeage.
Un deuxième bloc 31 bute contre la face arriè- re du premier bloc 26 et sur la face arrière du poinçon 24 et transmet la poussée vers l'avant au plongeur pendant le forgeage. Un bouchon 32 se
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trouve directement derrière le deuxième bloc 31 et bute, par sa face arrière, contre un coin 33 Pendant le forgeage.9 la poussée vers 1 avant est trans- mise., depuis le coulisseau par le coin 33 au bouchon 32 qui, à son tour, transmet l'effort, par l'intermédiaire du deuxième bloc 31, au poinçon 24.
Le manchon arracheur 21 est relié aux leviers 34 qui font avan- cer le manchon par un groupe d'organes coulissants, qui sont intercalés entre lesdits leviers 34 et ledit manchon 21 Un deuxième groupe d'organes cou- lissants est intercalé entre le deuxième bloc 31 et le levier de commande 36 du poinçon 24 pour transmettre la poussée vers Pavant depuis ce levier 36 au deuxième bloc 31 et par conséquente au poinçon 24 pendant 1* opération d'arrachage
Le groupe d'organes coulissants établis entre le manchon arra- cheur 21 et les leviers 34, est constitué par plusieurs doigts 37, répartis régulièrement sur la face arrière du manchon 21,
ces doigts étant logés dans des passages qui traversent les deux blocs 26 et 31 du poinçon et venant buter contre un tube arracheur 38 établi à l'autre extrémité du manchon.
Ces passages, percés dans les deux blocs 26 et 31, constituent des guides pour les doigts 37, ces guides n'empêchant pas le mouvement axial de ces doigts par rapport auxdits blocs. Le tube 38 bute à son tour et par son extrémité arrière, contre plusieurs doigts 39 qui servent à faire avancer le manchon arracheur 21. Ces doigts 39 butent contre les leviers 34 qui font avancer le manchon et complètent ainsi la série des organes coulis- sants qui transmettent la poussée,exercée pa( les leviers 34, au manchon arracheur 21.
Le deuxième groupe d'organes coulissants transmet la. poussée depuis le levier de commande 36 au poinçon 24 et comprend une tige 41 qui peut coulisser dans le tube 38 de 1' arracheur et qui bute, par son extré- mité avant contre le deuxième bloc 31. Un bloc intermédiaire 42 est éta- bli entre la tige 41 et le levier de commande 36 et il est percé de trous dans lesquels sont logés les doigts 39 susdits pour guider ceux-ci sans em- pêcher leur mouvement axial. Le tube 38 et le bloc intermédiaire 42 peuvent coulisser dans un passage ménagé dans le coulisseau entêteur 10 sans être gênés par celui-ci dans le sens axial.
Le tube 38 et le bloc intermédiaire' 32 ont des dimensions telles que lorsque les doigts 39 ne dépassent pas hors du bloc 42 vers l'arrière, ce bloc vient en contact avec le tube 38 et fait avancer celui-ci avec la tige 41. Ce dispositif permet de faire avancer à la fois le poinçon et la commande de l'arracheur, si on le désire
Somme le manchon porte-=matrice 14 comporte un trou conique 61,on donne à la tête de 1 ébauche 56,par étirageune forme cylindrique dont le diamètre correspond au petit diamètre du trou 61 pendant l'opéra- tion d'arrachage. Pour cette raison, il est nécessaire que le mécanisme arracheur puisse supporter des charges relativement grandes.
Les leviers de commande 34 et 36 sont articulés en 43 au coulis- seau entêteur et comportent des faces profilées le long desquelles peut rouler un galet 44. Ce galet 44 peut tourner par rapport à un mécanisme basculeur comprenant deux biellettes 46 et 47. La biellette 47 est arti- culée en 48, par une extrémité, au coulisseau 10 et, par son autre extrémi- té, à l'autre biellette 46 et 49. La biellette 46 porte le galet 44 à une extrémité et est articulée,par son autre extrémité, en 52 à la bielle 51 Celle-ci est articulée, à son tour, en 53 au coulisseau 10 et est reliée, par son autre extrémité,à l'arbre à manivelle 54.
Quand cet arbre 54 tourne autour de son axe ,un mouvement alternatif est transmis par la bielle 51 au coulisseau 10. Il est évident que la bielle 51 oscille au- tour du pivot 53 et ce mouvement d'oscillation est utilisé pour commander le mécanisme arracheur.
Sur les figures 1 et 4, le coulisseau entêteur est montré à sa position extrême avant, le manchon 14 butant contre le bloc de matriçage 11 et entourant la tête de l'ébauche forgée 56. Quand 1* arbre à manivelle
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54 continue à tourner autour de son axe,suivant l'angle A (figure 2),jus- qu'à la position montrée sur les figures 2 et 5 , le coulisseau 10 s'écarte du bloc de matriçage 11 et le pivot 52 descend suivant un arc dont le cen- tre se trouve sur l'axe du pivot 53 à cause du mouvement oscillant de la bielle 51, comme expliqué plus haut.
Pendant la première phase de l'opé- ration d'arrachage, Il l'ensemble du mécanisme se déplace depuis la position montrée sur les figures 1 et 4 à celle montrée sur les figures 2 et 5
Sur la figure 1, le galet 44 est en contact avec les faces profilées des leviers 34 et 36 au point 57. Pendant que l'abre à manivelle 54 se dé- place vers la position montrée sur la figure 2, le galet 44 roule le long de ces faces profilées jusqu'à ce que le point de contact 58 soit atteint
La forme des faces profilées et les dimensions des biellettes
46 et 47 du mécanisme basculeur sont choisies de manière telle que le point de contact entre les leviers 34 et les organes de commande du manchon arracheur et le point de contact entre le levier 36 et les organes de com- mande du poinçon aient un écartement déterminé dans le sens axial,
par rap- port au bloc de matriçage 11 Comme ces points, qui se trouvent sur les leviers 34 et 36, sont reliés au poinçon 24 et au manchon arracheur 21 par les organes coulissants du poinçon et ceux du manchon arracheur, ledit poinçon et ledit manchon ont également un écartement axial déterminé par rapport au bloc de matriçage 11 pendant cette phase de 1-'opération d'arra- chage. Pendant cette phase, le coulisseau 10 et son bossage 12 s'écartent axialement du bloc de matriçage 11 par suite de la rotation de l'arbre à manivelle et l'ergot 15 vient en contact avec l'épaulement radial 16 dudit bossage,
ce qui oblige le manchon 14 à s'écarter axialement du 'bloc de matriçage 11 Comme le manchon arracheur et le poingon 24 conservent leur écartement axial relatif par rapport au bloc 11, l'ébauche 56 est em- pêchée de se déplacer et comme le manchon 14 s'écarte axialement dudit bloc 11, !Débauche 56 est effectivement expulsée hors du manchon 14, comme montré sur les figures 2 et 5.
Les faces profilées des leviers 34 et 36 peuvent avoir des formes identiques entre les points 57 et 58 afin que 19on soit certain que les leviers se déplacent comme s'ils formaient une seule pièce,de sorte qu'aucun mouvement relatif ne se produit entre le poinçon 24 et le manchon arracheur 21. Toutefois, il est préférable de prévoir un léger jeu pour les faces profilées des leviers 34, entre ces points, afin qu'aucun contact d'entraînement ne se produise avec les galets.
En adoptant cette disposition préférée , le levier de commande 34 de l'arracheur est en contact avec le bloc 42, ce qui fait avancer le poinçon 24 et le manchon arracheur 21 à 19 aide du levier 36. On est ainsi certain que le poingcn 24 et le manchon 21 avancent ensemble, pendant cette phase de l'opération, sans qu'il se produise un mouvement relatif entre eux.
La deuxième phase de l'opération d'arrachage a lieu quand l'arbre à manivelle se déplace depuis la position montrée sur la figure 2 jusqu'à la position montrée sur la figure 3, ce qui correspond à la diffé- rence entre les arcs A et B (figure 2). Pendant cette phase de 1-'opéra- tion d'arrachage, le poinçon 24 est retiré hors de l'encoche ou cavité de 19 ébauche 56.A la position,montrée sur la figure 2 et qui correspond à la fin de la première phase et au début de la deuxième phase, le bloc 26 du poingon a avancé par rapport au manchon de matriçage 14 jusqu9à ce que sa face 28 soit venue en contact avec l'épaulement radial 29 du manchon 14, ce qui empêche tout autre mouvement d'avancement du poingon 24 par rapport au manchon 14.
Par ailleurs, au point 58 de la face profilée du levier 36,le profil de ce levier change afin que le levier 36 ne soit pas déplacé angu- lairement pendant cette deuxième phase. Les faces profilées les leviers 34 sont, par contre, prolongées afin que,pendant la deuxième phase de 1' opération d'arrachage, le point de contact entre les leviers 34 et le groupe d'organes coulissants, qui agissent sur le manchon arracheur 21, continue à conserver l'écartement axial par rapport au bloc de matrigage 11, de sor-
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te que le manchon arracheur 21 reste à un écartement axial constant dudit bloc 11 Comme le manchon arracheur 21 prend appui sur 1 ébauche 56 pendant la deuxième phase de l'opération et empêche l'entraînement de l'ébauche 56 par le poinçon 24,
ce dernier est dégagé hors de l'encoche ou cavité de
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l'ebauche.9 ce qui termine l'opération d'arrachage Le galet 44, pendant cet- te deuxième phase, se déplace jusqu'au point 59 de la face profilée des le- viers 34 et en ce pointa la courbe de cette face profilée est modifiée de manière telle que les leviers 3 cessent de se déplacer par rapport au cou- lisseau 10 @
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Pour résumer l'opération d.9 arrachage.9 effectuée avec ce disposi- tifson fait observer que pendant la première phases, le galet 44 roule le long des faces profilées des leviers 34 et 36,
ce qui fait tourner ces le- viers par rapport au coulisseau 10 de manière telle que le manchon arracheur 21 et le poinçon 24 conservent un écartement constant avec le bloc de matri-
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gage 119 de sorte que 1 ébauche reste fixe par rapport audit bloc. En meze temps, le manchon porte-matrice 14 est déplacé avec le coulisseau 10 par rapport à 19ébauche., de sorte que celle-ci se dégage hors du manchon Pendant la deuxième phase,le coulisseau 10 continue à s'écarter du bloc de matriçage 11, maisdans ce casle poinçon 24 Se déplace avec le coulisseau comme s'ils formaient une seule pièce.
Comme Inaction du galet 44 sur les faces profilées des leviers 34 oblige le manchon arracheur 21 à conserver
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son écartement par rapport au bloc 11? le poingon 24 est dégagé hors de 1-1 encoche ou cavité de l'ébauche 56
Pendant la partie restante du cycle completl'ébauche 56 est éjectée hors du bloc 11 et est transférée et déplacée., pour subir une opé- ration ultérieure, à l'aide de moyens transporteurs (non montrés) Une nouvelle ébauche est alors introduite ou mise en place de sorte qu'une autre opération de forgeage peut avoir lieu.
Pendant le retour du coulisseau entëteur 10 à la position mon- trée sur la figure 1, le mécanisme arracheur reste inactif car le galet 44
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noest plus en contact avec les faces profilées des leviers 34 et 36, de sorte que le mécanisme arracheur ne subit aucune sollicitation inutile.
L'ensemble du dispositif est synchronisé par lui=m8me.9 de sorte que des moyens extérieurs ne sont pas nécessaires pour synchroniser les différen- tes opérations effectuées par les mécanismes décrits.
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REVENDICATIONS 1. Machine pour-fabriquer des vis ou boulons à tête creuse ou des articles analogues dont la tête comporte une encoche cette machine com-
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prenant un coulisseau entëteur, un manchon arracheur qui peut glisser sur ledit coulisseau un outil poinçonneur monté sur ledit manchon, caractérisée
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en ce qu'elle comprend une bielle (51) articulée au coulisseau ent8teur (10) pour entraîner celui-ci suivant un mouvement alternatif et des moyens (34? 39 po 37) reliant opérativement ladite bielle audit manchon (21) pour déplacer celui-ci axialement par rapport à l'outil (24)
par suite du pivotement de la bielle.