Machine-outil destinée à l'enroulement hélicoïdal d'un élément allongé en un matériau élastique. La présente invention a pour objet une machine-outil destinée à l'enroulement héli coïdal d'un élément allongé en un matériau élastique présentant une certaine raideur, tel qu'un ruban ou feuillard ou un fil en un métal ou alliage ou substance analogue, en vue de l'obtention d'un article de forme héli- Widale tel qu'un tuyau flexible profilé ou une a rrnature pour câble armé par exemple.
On connaît déjà des machines-outils per mettant d'obtenir de tels articles, mais, dans ces machines connues qui comportent un outil entraîné en rotation autour de son axe et au moins un contre-outil également entraîné en rotation autour de son propre axe qui est fixe, l'article délivré par la machine tourne autour de son axe, ce qui est très gênant et oblige à le recevoir, au fur et à mesure de sa formation, soit dans des cornières allongées, soit dans des récipients -spéciaux en rotation rapide, à moins qu'on ne préfère le tenir sus- pendu par un émerillon ou encore le laisser pendre dans le vide sur de grandes longueurs.
De nombreux essais ont déjà été tentés pour supprimer cette rotation de l'article dé livré à la sortie de la machine, mais jusqu'ici sans résultat.
C'est ainsi qu'on a déjà proposé, par exemple dans le cas de la fabrication des tuyaux métalliques flexibles, d'inverser les rotations relatives de l'outil et des contre- outils qui sont conjugués avec lui, c'est-à-dire d'immobiliser l'outil et de faire tourner l'axe du ou de chaque contre-outil autour de l'axe de l'outil, de manière à enrouler, à l'aide de ce contre-outil, l'élément à travailler autour de l'outil fixe.
Ce procédé fait appel au principe cinéma tique, simpliste en l'occurrence, qui, s'agis sant théoriquement de deux rotations rela tives, en l'espèce et schématiquement celle de l'outil et du contre-outil, prévoit qu'on peut annuler l'une des rotations en intervenant convenablement sur l'autre. En fait, l'expé rience a montré qu'une machine construite d'après ce principe, c'est-à-dire dans laquelle on met en ceuvre deux rotations relatives si multanées et deux seulement, ne peut délivrer un produit dénué de rotation.
Ceci est dît aux faits que, d'une part, l'ar ticle fabriqué, en raison de la raideur de la matière et de l'épaisseur de l'élément travaillé, et éventuellement du profil qui lui est donné par l'outil et le ou les contre-outils, présente toujours un diamètre moyen notablement su périeur à celui de l'outil sur lequel il est con traint de s'enrouler et que, d'autre part, cet élément. glisse toujours plus ou moins par rapport à l'outil et au contre-outil.
La machine-outil objet de l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte un outil de révolution, un prémier dispositif d'entraine- ment pour entraîner en rotation cet outil autour de son axe, mi support monté rotatif autour dudit axe, Lui deuxième dispositif d'entraînement pour entraîner en rotation ce support autour de cet. axe, au moins un contre-outil de révolution monté tourillonnant dans ce support, et un troisième dispositif d'entraînement.
pour entraîner ledit contre- outil en rotation autour de son axe, ces trois dispositifs d'entraînement étant réglés de ma nière à donner trois vitesses relatives telles que l'article délivré par la machine et consti tué par ledit élément enroulé liélicoïdalement ait une vitesse de rotation nulle.
L'expérience montre, en effet, qu'avec trois vitesses convenablement réglées, savoir celles d'un outil autour de son axe, d'ait moins un contre-outil autour de son axe, de l'axe du contre-outil autour de l'axe de l'outil, il est possible d'obtenir un article ne tournant pas et que l'on peut, de ce fait, recevoir di rectement au pied de la machine et auquel on peut, s'il y a lieu, faire subir tous traitements subsidiaires tels que sectionnement, enroule ment, traitement. thermique et autre, qui ne peuvent être pratiqués commodément. sur un produit en rotation.
>=Tue forme d'exécution de l'objet de l'in vention ainsi que des variantes de cette forme sont décrites, à titre d'exemple, en regard du dessin annexé, dans leqLlel: La fig. 1 est une vue schématique, en élé vation, de ladite forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en plan de la, ma chine-outil de la fig. 1.
La, fig. 3 est une coupe verticale, longitu dinale et à. plus grande échelle, d'une partie essentielle de la machine de la. fig. 1.
La. fig. 4 est une vue en bout de la ma chine de la fig. 1 du côté de la sortie de l'ar ticle fabriqué.
La fig. 5 est une coupe partielle, suivant la ligne 5-5 de la fig. 3.
La fig. 6 est une vie en coupe longitudi nale d'une variante d'exécution de la machine de la fig. 1. La fig. 7 est. une vue analogue dune autre variante d'exécution de la- machine de la fi-. 1.
La machine-outil représentée aux fig. 1 à 5 comporte, fixés sur un même socle 1, d'une part, un dispositif -1 d'alimentation en con tinu en un élément allongé ? en un matériau élastique (feuillard ou ruban métallique, de section transversale rectangulaire ou profilée, fil métallique de section circulaire ou autre), et, d'autre part, un mécanisme B, destiné à assurer le profilage, s'il. y a lieu, de cet élé ment et, en tous cas, son enroulement.
héli coïdal pour donner un article 3 tel qu'un tuyau flexible profilé, une armature ou tout autre hélicoïde, cet article étant délivré par ce mécanisme sans rotation, de telle sorte qLt'il petit être reeu directement au pied de la ma chine où il peut par exemple s'enrouler sur lui-même, en 4-.
Le dispositif _i d'alimentation comporte une bobine 5 sur laquelle est enroulé l'élé ment. 2. Cette bobine est montée sur Lui joint universel de manière que ledit élément puisse, à la fois, être délivré dans le sens de la flèche f i et entraîné en rotation sur lui- même, par exemple dans le sens de la flèche <B>f2.</B> Dans ce but, les tourillons 6 de la bobine sont montés fous, avec tout dispositif éven tuel de freinage connu, suivant un axe (i-(i, dans un cadre rotatif 7.
Ce cadre comporte deux tourillons 8 et 9, d'axe commun b-b, perpendiculaire à. l'axe a-a; ces tourillons sont fous dans deux paliers 10 et 11, eux mêmes fixés par des vis 1? et écrous 13 au socle 1.
Le tourillon 9 est percé de part en part, longitudinalement, de manière à permettre la sortie de l'élément ? suivant l'axe b-b. Quant à. l'antre tourillon 8, il est solidaire pan uni clavetage 1-1 de l'arbre 15 d'un moteur élec trique 16, dont le carter est fixé ait palier 10, par l'intermédiaire d'une chaise 17.
Le circuit d'alimentation 18 du moteur 16 est contrôlé par un rhéostat 19 qui permet ainsi de régler la vitesse de rotation de l'ensemble du touret 5, 6, 7 autour de l'axe b-b et, partant, de l'élément 2 sur lui-même autour de son axe longitudinal. Le mécanisme B, qui constitue la partie essentielle de la machine, comporte un bâti '?0 fixé, par vis 21 et écrous 22, au socle 1. De ce bâti 20 est solidaire un corps 23 qui est donc fixe en position.
Dans ce corps est ména rée une cavité 24 (fig. 3) comportant, à ses deux extrémités, deux portées 25 et 26 qui constituent. deux tronçons d'une même surface tronconique de révolution autour de l'axe lon gitudinal c-c de cette cavité. A l'extrémité de plus petit diamètre est ménagé un épaule ment annulaire 27, tandis que la portée 26 dé bouche directement sur la face aval (par rap port au sens de déplacement de l'élément 2) du corps 23.
Dans les portées 25 et 26 tourillonne libre- ment-un support rotatif 28, de forme tronco nique, maintenu longitudinalement, avec un très léger jeu, entre l'épaulement 27 et une pièce d'arrêt annulaire 29 fixée sur la face aval du corps 23 par des vis 30 (fig. 4).
Le support 28 comporte, du côté amont, nu prolongement 31, sur lequel est claveté en 32 (fig. 3) un pignon 33, relié par un autre pignon 34 à l'arbre 35 d'un moteur électrique 36 qui permet, d'entraîner ce support en rota tion autour de l'axe c-c dans le sens par exemple de la flèche f2 (fig. 3, 4). La vitesse de rotation du moteur-36 est réglable à l'aide d'un rhéostat 37, disposé dans le circuit d'ali mentation 38 de ce moteur.
Axialement, le support ?8 et son prolonge ment. 31 sont percés, de part en part, d'iuz trou cylindrique 39 (fig. 3), dans lequel peut tourner librement un arbre 40. Cet arbre fait. saillie par rapport aiLx deux extrémités du support rotatif 28. Sur l'extrémité aval est. claveté un outil de révolution 41 qui, dans le cas de fabrication d'un tuyau flexible profilé, est. formé d'une molette elle-même profilée, comme connu en soi.
Côté amont, l'extrémité de l'arbre 40 est solidaire du rotor 42 d'un moteur électrique différentiel JT dont le carter 43, auquel est fixé le stator 44, est fixé au pignon 33 par soudure en 45 ou autrement. La vitesse de ro tation de l'arbre 40 dans le sens de la flèche f s est réglée, compte tenu de la rotation du stator 44 dans le sens inverse, à l'aide d'un rhéostat 46 (fig. 1, 2) porté par un support 47 et disposé sur le circuit 48 d'alimentation. Ce circuit aboutit à deux balais 49 portés par le support 47 et frottant sur deux bagues 50, portées par le carter 43 et concentriquement à l'axe c-c.
Le carter 43 du moteur i11 est percé d'un trou 51 (fig. 3) d'entrée de l'élément flexible 2. Cet élément traverse, de part en part, ce moteur en passant entre deux des masses polaires du stator 44; il en sort à travers un trou 52 du pignon 33 pour s'engager dans une rainure de guidage 53, ména gée, sur toute sa longueur, dans la surface externe tronconique du support 28. De préfé rence, des galets 54, fous sur des axes 55, font saillie dans le fond de la rainure pour réduire le frottement de l'élément 2 dans cette rainure.
Côté aval, la rainure 53 est de pro fondeur croissante de manière à infléchir pro gressivement l'élément 2 pour le délivrer per pendiculairement à l'axe c-c, dans une direc tion sensiblement radiale. En outre, dans le cas où l'élément 2 est constitué par Lui feuil lard ou ruban méplat, comme représenté, cette partie aval de la rainure 53 a une forme chan tournée de manière que ce feuillard, qui est à plat dans la rainure, se présente à la sortie de cette rainure (fig. 4), avec ses grandes faces perpendiculaires à la face aval plane d'extrémité du support 28.
Cette face porte, fixé à l'aide de vis 56 ou autrement (fig. 4) un organe de guidage 57, destiné à amener l'élément 2, le feuillard par exemple, tangen tiellement sur l'outil 41. ' Cet élément. 2 est appuyé par au moins un contre-outil de révolution 58 contre cet outil 41 de manière qu'il prenne, par déformation permanente, le profil et la courbure déter minées par cet outil.
Ce contre-outil 58 est constitué par une molette, de profil complé mentaire de celui de l'outil 41, compte tenu du logement de l'élément 2 entre cet outil et ce contre-outil. Ce dernier est claveté sur un arbre 59 d'axe d-d, parallèle à l'axe c-c. Cet arbre 59 tourillonne dans un palier 60 (fis. 3 et 5) mobile dans une glissière 61 dut support. 28 dans une direction radiale de ce support.
Il peut être réglé en position, à l'aide par exemple de deux vis 62 tourillon- nant dans ce support et se vissant dans deux trous taraudés 63 de ce palier qui forme écrou (ou réciproquement). Les têtes des vis 62, têtes noyées dans une cavité 64 du support 28, sont accessibles, pour une position angulaire donnée de ce support, à travers un trou 65 du corps fixe 23. Il est possible, grâce à ce dispositif, de choisir, à volonté, le diamètre du contre-outil 58.
Ce dernier est soumis à deux mouvements de rotation l'un autour clé l'axe c-c, par suite de la rotation du support 28 autour de cet axe, l'axe d-d de l'arbre 59 décrivant alors un cylindre autour de cet axe, dans le sens de la flèche<I>f</I> z (fis. 4) ; l'autre autour de son propre axe (1-d, dans le sens de la flèche f-1, c'est-à.-dire dans le sens inverse de la flèche f 3 qui indique le sens de rotation de l'outil 41, et ce grâce aux actions combinées de la rotation du support.
?8 et d'une liaison entre les arbres 40 et 59. Cette liaison est. constituée, dans l'exemple re présenté, par un pignon 66, claveté sur l'arbre 59, logé dans une échancrure 6 7 du support. <B><U>2</U></B>8, engrenant avec une denture 68 ménagée sur l'arbre 40.
Le mécanisme est complété par: un deuxième dispositif de guidage 69 (fig. 4), fixé par vis 70 ou autrement sur la faee plane aval du support 28, ce dispositif permettant, d'uhe manière bien connue en soi, clé transformer en un hélicoïde l'enroulement.
(le ].'élément 2 sous l'action de l'outil .Il et du contre-outil 58, enroulement qui sans cela serait une spirale; et un boîtier 71 fixé par des vis 72 sur la face plane aval du support rotatif 28 et dans lequel est logé un écheveau 73 d'un fil 74 en une matière telle que le caoutchouc, l'amiante, le coton, un métal, susceptible de constituer un élément de joint. entre les spires successives de l'article fabriqué. Le fonctionnement. de la. machine décrite ci-dessus est le suivant: Les trois moteurs 16, 36 et. JI étant. ali mentés;
le moteur 16 entraîne le touret. 7 dans le sens de la flèche f-'; le moteur 36 entraîne, par l'engrenage 3-l, 33, le support rotatif 28 dans le sens de la flèche P autour de l'axe c-c. et oblige l'axe (1-d du eontre-outil 58 à tourner autour du même axe c-c;
enfin, le rotor 4'? du moteur JI entraîne en rotation, d'une part, directement, l'arbre 40 et l'outil 41 dans le sens de la flèche f 3 et, d'autre part, par le train d'engrenages 66, 68, l'arbre 59 et le contre-outil 58 dans le sens de la flèche f-1 autour de son propre axe d--d, la. vitesse de rotation de cet arbre 59 et de ce eontre-outil 58 autour dudit, axe d-d étant fonction des rotations respectives de l'arbre -10 sur lui-même et du support. 28 autour de cet arbre -10.
L'outil 41 et. le contre-outil :58 entraînent par friction l'élément '3 qui est. délivré par le touret puis par la rainure 53. On notera due, du fait. du diamètre croissant. du support rotatif ?8 de l'amont vers l'aval, il est aisé de former progressivement clans cet élément le changement. de direction qui permet de le présenter finalement entre l'outil 4-1 et le contre-outil. 58 dans Lui plan perpendiculaire à l'axe longitudinal c-c.
L'outil 41 et le eontre-outil 58 donnent de l'élément 2 des spires successives que le dis positif connu de guidage 69 transforme en hélicoïde, les nervures formées éventuellement au long de l'élément ? par l'outil et le contre- outil s'engageant dans des rainures complé mentaires de cet élément dans le cas où les spires de l'hélicoïde doivent être réunies les unes aux autres.
L'étanchéité entre les spires peut être obtenue dans ce cas, comme connu en soi, par un fil 74 d'étanchéité, débité, en même temps que l'élément '?, à. partir de l'écheveau 73 logé dans le boîtier 71 fixé sur la face aval du support rotatif 28. On obtient finalement à la sortie du mécanisme B Far- tiele 3 désiré, par exemple un tuyau flexible profilé.
Ceci posé, pour mieux comprendre l'inté rêt de l'invention et de sa forme d'exécution qui vient d'être décrite, on fera d'abord deux liYpothèses restrictives concernant cette forme d'exécution.
On supposera en premier lieu que le sup port rotatif 28 est fixe et que l'arbre 59 du eontre-outil 58 tourne purement. et simple ment dans ce support; cette solution, déjà comme, se traduirait par un laminage de l'élément 2 entre deux galets tournant en sens inverses autour de leurs axes fixes; l'article 3 tournerait autour de son axe.
On supposera maintenant que l'outil 41 est fixe, non rotatif, le moteur JT et l'arbre rota tif 40 étant supprimés et que le contre-outil <B>58,</B> fou sur son axe 59, tourne purement et simplement autour de cet outil fixe.
Théori- quenient, l'article délivré 3 ne devrait pas tourner. In fait, suivant cette solution déjà proposée sans succès, l'ouvrage continuerait à être animé d'une certaine vitesse angulaire qui dépendrait de la différence des rayons de courbure (voir fig. 4) entre l'outil 41 et la spire 75 formée et des glissements inévitables entre cette spire et l'outil et le contre-outil et de la profondeur du profil.
Au contraire, grâce à la forme d'exécution décrite ci-dessus et aux trois vitesses clé rota tion i1., de l'outil 41 autour de son axe c-c, 1t., du contre-outil 58 autour de son axe <I>Y</I> d-d, 11,;-, de ce contre-outil 58 et de son support rotatif 28 autour de l'axe c-c, il est possible de combiner ces vitesses pour que l'article délivré ne tourne pas.
Il est évident qu'on pourrait, par un cal cul préalable et pour chaque cas d'espèce, dé- terminer ces vitesses en fonction des dimen sions de l'élément 2, de sa nature et en pa.rti- eulier de sa raideur, du diamètre de l'article délivré 3, ce qui permettrait de commander l'arbre 40 et. le support rotatif 28 par Lui niênie moteur, grâce à des transmissions appropriées; cependant, 1a solution décrite et représentée est plus simple.
Pour un article 3 donné et la vitesse du moteur 36 étant par exemple donnée, grâce à un réglage connu du rhéostat 37 (qui joute alors le simple rôle de rhéostat de démar rage), ce qui détermine u3 et u2, il suffit d'agir, lors de la mise en route de la machine, sur le rhéostat 46 duquel dépend la vitesse il et ce jusqu'à ce que la. vitesse de rotation de l'article 3 soit nulle.
Il est bien évident qu'on pourrait, inverse ment, tout aussi bien agir sur le rhéostat 37 du moteur 36, la vitesse u1 réglée par le rhéostat 46 étant prise comme vitesse de base.
Finalement, les vitesses u1, u2, u3 étant réglées à l'aide du rhéostat 46, on règle la vitesse du moteur 16 à l'aide de son rhéostat 19, de manière que le touret 7 tourne autour de l'axe b-b à la même vitesse u3 que le sup port rotatif 28, ce qui évite toute torsion sur lui-même, chi fait de la rotation dudit sup port 28, de l'élément 2 débité par ce touret.
A la fig. 6, on a représenté tune variante d'exécution dans laquelle le bâti fixe 23a est pourvu d'un alésage cylindrique 76 avec deux portées 77 et 78, centrées sur l'axe c-c et dans lesquelles tourillonne le support rotatif 28a. Ce support comprend, rapportée sur sa partie cylindrique, par soudure ou autrement, du côté aval, une platine 79, dans laquelle est. réglable radialement le palier de l'arbre 59 du contre-outil 58.
Du côté amont, le support rotatif com prend, également fixé sur sa partie cylindri que, un fond 80 avec prolongement cylindri que 81 servant en 81a de palier à l'arbre 40. Le fond 80 est fixé dans cette partie cylin drique à. une certaine distance de sa tranche amont de manière à former un logement pour un anneau creux 82, pourvu de pattes 83 de fixation à ladite partie cylindrique du sup port 28a par vis 84 et écrous 85 ou autrement.. Dans cet anneau est enroulé en spirale l'élé ment flexible 2 qui se déroule par le centre. Il passe librement à travers une fente radiale 86 de l'anneau 82, une fenêtre 87 dut fond 80 et une ouverture 88 de la platine 79. Le pignon 33 d'entraînement, du support rotatif est claveté sur le prolongement 81.
Quant au moteur JIl d'entraînement de l'arbre 40 et de l'outil 41, il a son carter et son stator fies, ledit carter étant fixé, par exemple, à un support 89. Il est. pourvu, comme dans l'exemple précédent, d'un rhéostat de ré glage 46.
Le fonctionnement est. identique à celui exposé plus haut.
Enfin, la fig. 7 représente une autre va riante d'exécution dans laquelle la bobine 5 sur laquelle est enroulé L'élément \? tourillonne en 6 dans une fourche 90 qui termine un embout cylindrique 91, fixé ou venu de ma tière avec le support rotatif 28b.
Celui-ci, par exemple, est de forme cylin drique et maintenu entre deux cercles mé plats 92 et 93, fixés sur les deux extrémités du corps fixe 23v.
Le support rotatif est entraîné en rotation comme dans les exemples précédents. Quant à l'arbre 40b sur lequel est claveté l'outil 4l, il est entraîné par un moteur JIz dont le carter 94 est fixé en 95 dans un logement 96 du support rotatif 2811, tandis que son rotor est claveté sur l'arbre<B>-lob</B> .
Le circuit. d'ali mentation, contrôlé par un rhéostat 46, est branché sur deux bagues<B>97,</B> encastrées dans la face interne 98 du corps 33b et sur ces bagues frottent. deux balais 99, portés par le carter 94 du moteur JI? (ou réciproquement).
Dans l'exemple des fig. 1 à 5, il peut. être prévu dans une variante d'exécution plusieurs pignons intermédiaires entre les arbres 40 et 59. Le train d'engrenages reliant les arbres 40 et 59 peut aussi être remplacé par une commande indépendante de cet arbre 59, par des moyens électromagnétiques par exemple.
Il peut être prévu plusieurs contre-outils montés autour de l'axe c-c, comme le contre- outil 58 représenté.
Le fil de joint. 74 peut être alimenté en même temps que l'élément 2 à, partir de la même bobine, ou encore amené de toute autre manière.