Procédé de fixation d'une roue dentée sur un pignon d'horlogerie et dispositif pour la mise en oeuvre du procédé
La présente invention a pour objets un procédé de fixation d'une roue dentée sur un pignon d'horlogerie, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.
On sait que la plupart des mobiles d'horlogerie sont composés d'une roue dentée et d'un pignon. En général, le pignon est en acier tandis que la roue est en laiton.
Le pignon est décolleté in'une pièce avec deux bouts d'arbre qui se terminent en pivots et présente, soit à une extrémité de sa denture, soit à un autre endroit de l'arbre une portée dont le diamètre est ajusté à celui de l'ouverture centrale de la roue. Cette portée est elle-même Smi- tée du côté de l'extrémité de l'arbre par un épaulement dans lesquel est usinée une gorge dont b profil est en général triangulaire, de sorte que le bord extérieur de l'épaulement forme une nervure annulaire de profil tri angulaire.
Jusqu'à maintenant, pour fixer une roue en laiton sur un pignon de ce genre, on utilisait une potence ou un dispositif mécanisé qui comportait, pour le pignon, un support mobile en rotation autour de son axe. L'outil au moyen duquel la roue était assujettie au pignon était une sorte de marteau au moyen duquel, après avoir engagé la roue sur la portée du pignon, on frappait un certain nombre de coups dans le sens axial sur la nervure périphérique de l'épaulement afin d'écraser cette nervure et la rabattre partiellement vers l'extérieur. En général, la portée de fixation de la roue présente une forme dentée.
Elle est souvent constituée directement par une portion de la denture du pignon qui est tronquée presque jusqu'au fond des entre-dents dans une opération de tournage. Cette disposition assure un meilleur assemblage dle la roue sur la portée du pignon et empêche toute rotation de l'une de ces pièces par rapport à l'autre.
On connaît en particulier des machines à river les pignons d'horlogerie dans lesquelles le poinçon est sollicité par un ressort et l'arnage de ce ressort s'effectue au moyen d'un mécanisme qui permet de régler avec précision la force que subit le poinçon. Lorsqu'il est libéré ce dernier exerce sur la portée du pignon un choc dont la force est réglée. Cependant, la déformation que subit la matière du pignon dépend non seulement de la force du choc, mais également de la résistance propre de sa matière.
Comme cette dernière peut varier de pièce en pièce, les dispositifs connus présentent nécessairement une certaine imprécision, de sorte que les pièces rivées au moyen de ces dispositifs doivent être vérifiées et, le cas échéant, retouchées.
Les potences manuelles et les mécanismes à ressort utilisés jusqu'à maintenant permettent d'assurer la fixation de la roue par rivetage sur le pignon, en limitant le défaut dle perpendicularité de la roue par rapport à l'axe du mobile à une valeur ne dépassant pas 3 à 4/100 de mm. Par un travail soigné et diverses améliorations apportées aux dispositifs connus, on a réussi à obtenir une réduction du défaut de perpendicularîté jusqu'à environ 2/100 de mm, cette indication correspondant à la variation que subit un comparateur appuyé axialement contre un point de la périphérie de la roue lorsqu'on fait tourner cette dernière de 1800.
Cependant, il serait désirable d'obtenir une précision encore pllus grande dans le rivetage des roues sur les pignons d'horlogerie let de réduire le défaut de perpen dicularité à une valeur inférieure à 1/100 mm.
Le but de la présente invention est de fournir un procédé et un dispositif permettant d'atteindre une telle précision.
Pour cela, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que, partant d'un pignon présentant, d'une façon connue en soi, une portée ajustée aux dimensions de l'ouverture centrale de la roue et dont l'épaulement est muni d'une gorge, on place le pignon et la roue sur un support fixe par rapport au socle d'une presse, dans une position coaxiale au poinçon de la presse, ce dernier étant muni d'un outil présentant une surface armulaire plane perpendiculaire à son axe, et on impose audit outil un déplacement guidé et réglé dans le sens axial sur une distance prédéterminée de façon que l'écrasement de la périphérie de l'épaulement du pignon provoqué par l'outil assure la fixation de la roue au pignon.
Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il est constitué par ledit support destiné à être fixé au socle de la presse et conformé de façon à recevoir le pignon et la roue à assembler et par ledit outil, ladite surface annulaire plane de l'outil constituant la seule partie du poinçon qui appuie sur les pièces à assembler pendant l'opération de fixation.
Alors que, jusqu'à maintenant les sollicitations exercées sur la périphérie de la nervure du pignon étaient obtenues en imprimant au poinçon une certaine énergie, mais en ne limitant pas la valeur de son déplacement, de sorte que cet organe mobile se déplaçait jusqu'à ce qu'il bute contre le rebord partielfficmen° écrasé du pignon, on communique au poinçon dans le dispositif selon l'invention, un mouvement ayant des limites précises et qu'il effectue avec une vitesse réglable quelle que soit la force de résistance qu'il trencon,tre. La valeur du déplacement est réglée de façon à obtenir un écrasement complet de la partie saillante de la nervure de l'arbre, malus aucune déformation de la roue dans le sens axial.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une forme de mise en oeuvre du procédé.
La fig. 1 est une vue en coupe axiale partielle de certains éléments d'une presse prévue pour la mise en oeuvre du procédé, et
la fig 2 est une vue en coupe axiale à plus grande échelle des éléments essentiels de la fig. 1 au moment où l'outil effectue son temps actif.
A la fig. 1, on voit en 1 une partie d'me table fixe qui fait partie d'une presse dont les éléments généraux sont d'un type connu en soi et ne seront pas décrits dans tous leurs détails ici. Le poinçon 2 est mobile dans le sens axial de façon à pouvoir se déplacer par rapport au socle 1. Les ouvertures centrales 3 et 30 du poinçon et de la table sont disposes coaxiaiement l'une à l'autre.
Pour cela, le poinçon 2 est monté sur un support qui est ajustable dans un plan perpendiculaire à l'axe du poin çon par rapport au socle 1. Les moyens d'ajustage de cette partie mobile de la presse par rapport au socle ne sont pas représentés au dessin. On signalera simplement qu'ils sont conçus de façon à permettre un ajustage très précis du poinçon par rapport au socle. Le support du poinçon peut être agencé, par exemple de façon à oe qu'il soit possible d'enlever le poinçon et le remplacer par un micromètre dont le palpeur s' appuie radialement contre la face latérale du socle.
Par ce moyen, on contrôle que l'axe du poinçon est en coincidence avec celui du support 1 avec une tolérance de l'ordre de 1/1000 mm au maximum.
Le poinçon 2 constitue la partie saillante d'un piston qui coulisse dans un cylindre et qui est actionné par des moyens hydrauliques ou pneumatiques de façon à se déplacer axialement, ces mouvements étant réglés avec exactitude. Certains dispositifs hydrauliques, pneumatiques ou électro,pneumatiques connus, permettent de commander des déplacements d'un tel poinçon, non seulement avec une vitesse réglable de façon très précise, mais encore selon un chemin qui est également déterminé avec précision. Le dispositif qui actionne 9e poinçon 2 est de ce type. Il permet d'éloigner ou de rapprocher le poinçon 2 du socle 1 selon un programme déterminé.
Dans l'ouverture centrale 3 du poinçon 2 est monté un outil amovible et interchangeable qui se compose d'un support 4, d'une douille 5, d'une butée d'éjecteur 6, d'un ressort d'éjecteur 7 et d'un éjecteur 8. La douille 5 est de forme cylindrique; son fond est percé d'un canal cylindrique 9 et sa paroi interne est taraudée à son extrémité opposée au fond pour recevoir la butée 6. Celle-ci est vissée dans la douille 5 et comprime le ressort 7 entre sa face interne et la face supérieure de la tête de l'éjecteur 8.
Ce dernier est muni d'une tige qui est engagée dans l'ouverture cylindrique 9 et s'étend presque jusqu'à fleur de la face frontale 10 de l'outil 5, laquelle est plane, de forme annulaire et présente une structure dure obtenue, par exemple par cémentation ou par tout autre moyen de durcissement. La douille 5 est engagée entre des éléments en forme de mâchoire présentant une face latérale tronconique qui sont ménagés à l'extrémité infé rieure du support 4 par trois fientes 11 longitudinales décalées de 1200 l'une par rapport à l'autre.
Le support 4 est fixé au poinçon 2 par des moyens connus et non représentés, par exemple, par un écrou vissé sur l'extrémité supérieure du support et s'appuyant sur un epaule- ment du poinçon 2 pour serrer la face latérale tronconique du support 4 contre ha face interne, également tronconique du logement 12 dans lequel l'extrémité inférieure du support est engagée.
Cette disposition permet un ajustage très précis et rigide de l'outil 5 par rapport au poinçon 2. En outre, elle permet de dégager facilement l'outil 5. Il suffit de desserrer les mâchoires de la pièce 4 pour libérer la douille 5. On peut ainsi la ,remplacer par une autre de dimensions différentes.
La matrice fixe destinée à recevoir la roue et le pignon qui doivent être fixés l'un à l'autre, est également un assemblage constitué par un ensemble d'éléments démontrables. Elle se compose d'un corps de matrice 13, d'une douille de support 14, d'un anneau de centrage 15, d'un anneau de guidage 16, d'une pièce de retenue 17, d'un raccord 18 et d'un écrou de blocage 19.
Comme on le voit à la fig. 1, le corps de matrice est de forme générale cylindrique mais présente une colle- rette externe qui repose sur la face supérieure du socle 1 et son ouverture interne qui le traverse axialement de part en part est taraudée sur une partie de sa longueur.
La douille de support 14 est ajustée dans la partie cylindrique de l'ouverture centrale du corps de matrice. Sa face frontale extrême 20 est également durcie par cémenstation ou tout autre moyen comme la face 10 de l'outil 5. Elle est percée d'une ouverture centrale calibrée 21 débouchant dans un passage d'un diamètre un peu plus grand. Ce dernier traverse la douille jusqu'à son extrémité inférieure qui présente une nervure diamétrale en queue d'aronde 22 limitée par deux entailles diamétrale- ment opposées. Cette nervure est située dans la partie élargie de l'ouverture du corps de matrice et est accrochée par les deux mâchoires ménagées dans la pièce de retenue 17 par les fentes 23.
Cette pièce de retenue est elle-même vissée dans le taraudage du corps de matrice et fixée à ce corps de matrice par le coatroécrou 19, de sorte que ses mâchoires sont fermement accrochées à la douille de support 14 et la iriaintiennent en place. Le raccord 18 est vissé à l'intérieur de l'organe de retenue 17. Il présente à son extrémité inférieure des moyens de liaison à une source d'air comprimé.
L'anneau de guidage 16 est ajusté au-dessus de la collerette du corps de matrice 16 tandis que l'anneau de centrage 15 repose sur la face 20 de la douille 14 à l'in térieur de l'ouverture ,cylindlrique du corps de matrice.
Cette pièce est également rectifiée avec précision.
Le rôle joué par les divers éléments décrits ci-dessus apparaît plus nettement à la fig. 2 où l'on voit un pignon d'horlogerie 24 sur lequel est engagée une roue 25 et qui est mis en place pour l'exécution du rivetage de cette roue. Comme on le voit, la partie inférieure 26 de l'arbre du pignon 24 est engagée dans l'ouverture 21 de la douille.
Cette ouverture est exactement ajustée au diamètre de l'arbre 26, de sorte que lorsque oet arbre est engagé dans l'ouverture, le pignon est maintenu sur la face 20 dans une position centrée sans possibilité de déplacement. On remarquera que l'anneau de centrage 15 dont l'ouverture centrale est juste un peu supérieure au diamètre extérieur du pignon 24, facilite la mise en place du pignon 24 dans son logement.
La denture du pignon 24 a été tronquée sur une hauteur très légèrement supérieure à l'épaisseur de la roue 25 et cela jusqu'à un rayon qui est un peu plus grand que celui du fond des dents. Le pignon 24 présente ainsi à la base de son pivot supérieur 27 une portée 28 dont la face latérale n'est pas absolument cylindrique, mais est coupée par une série de gorges peu profondes.
Dans l'exemple de mise en ceuvre décrit ici, la roue 25 présente une ouverture centrale circulaire qui est ajustée aux dimensions du diamètre externe de la portée 28. La roue s'engage donc sur cette portée relativement facilement. L'ouvrier qui dessert la presse décrite peut donc mettre en place les pignons 24 et bs roues 25 de façon que les deux éléments occupent des positions relatives représentées à la fig. 2. La hauteur de l'anneau 15 est exactement égaie à celle de la denture du pignon, de sorte que lorsque la roue est en contact avec l'épaulement formé par les extrémités des dents, elle appuie également contre la face supérieure de l'anneau 15.
La mise en place de cette roue est facilitée en outre par la présence de l'anneau de guidage 16 dont la face interne s'étend un peu au-dessus de la face supérieure de l'anneau 15.
I1 suffit de commander un seul mouvement de descente du poinçon 2 en réglant convenablement la vitesse et le chemin parcouru pour assurer le rivetage de la roue 25. L'ouverture 9 de la douille 5 étant calibrée au diamètre de la petite portion d'arbre qui s'étend au dessus de la portée 28 du pignon, la face frontale 10 de l'outil écrase la nervure triangulaire délimitée par la gorge 29 pratiquée dans la portée 28 du pignon.
Le déplacement de l'outil 5 est réglé de façon à atteindre exactement le niveau de la face supérieure de la roue 25 sans s'étendre audelà. De la sorte, la nervure de rivetage du pignon est repoussée dle façon régulière et complète et l'on obtint une fixation rigide sans aucune déformation de la roue. N suffit d'un seul mouvement du poinçon pour obtenir ce résultat.
Comme on le voit à la fig. 2, la tige de l'éjecteur 8 vient reposer par son extrémité sur le pivot 27 au moment où l'outil 5 s'engage dans l'arbre du pignon. Elle maintient ce pivot, non seulement au cours du rivetage de la portée du pignon, mais également lors du dégagement de l'outil 5. En effet, lors du mouvement de retour de l'outil 5, la force du ressort 7 maintient le pignon appuyé contre la face 20 de la douille 14. Cette pièce ne risque donc pas d'être entraînée avec le poinçon.
Les roues et les pignons qui sont destinés à être fixés l'un à l'autre par chassage de la roue sur la portée du pignon et non par rivetage de la portée du pignon sur les bords de l'ouverture de la roue peuvent également être assemblés avec la presse décrite. Dans ce cas, au départ, la roue n'lest pas encore engagée sur la portée du pignon et elle est pressée sur cette portée par le déplacement de l'outil de façon à être entièrement chassée à la fin du mouvement de la presse.
Le dispositif et le procédé qui viennent d'être décrits présentent de nombreux avantages. Tout d'abord, comme les mouvements sont commandés de façon directe dans le sens axial, les tolérances de hauteur sont exactement respectées. Il n'y a pas d'écrasement de la matière de la roue et l'on évite ainsi la formation de cuvettes dans la face supérieure de la roue, formation qu'il était difficile d'éviter avec les procédés de fixation utilisant des opérations de martelage.
Du fait de la grande précision des opérations effectuées, ainsi que de la construction particulière de la presse, le défaut de planéité des roues montées par le procédé et le dispositif décrits est beaucoup moins important que dans les exécutions connues jusqu'alors.
Ainsi, sur une série de pièces, on a pu constater un défaut de planéité nettement inférieur à 1/100mm en moyenne.
Cette amélioration clairement constatable de la pré cision des résultats provint, non seulement du fait qu'on a remplacé l'opération de martelage par une opération de compression progressive, mais également du fait que l'opération de compression s'effectue alors que la pièce est maintenue fixe. En effet, dans les procédés utilisés antérieurement, le support de la pièce était déplacé en rotation autour de son axe pendant le martelage. Ce support devait donc être monté rotativement sur le soole et comme il présentait nécessairement certains jeux, la précision de la fixation était amoindrie.
Un second avantage du procédé décrit ci-dessus réside dans la simplification que l'on peut apporter au dispositif. Il n'est plus nécessaire de prévoir des moyens d'entraînement du support en rotation, de sorte que le corps de matrice peut être ajusté directement dans une ouverture du socle iet, le cas échéant, fixé au socle de la presse par tout moyen convenable.
Un troisième avantage découle de cette simplifica- tion du dispositif: il est facile de remplacer le corps de matrice avec les éléments qui en dépendent par un autre ensemble destiné à recevoir un mobile ayant des dimensions différentes. La presse peut ainsi être rapidement et facilement adaptée à la fabrication d'une nouvelle pièce, de sorte qu'elle pennet d'effectuer très rapidement de petites séries.
Quatrièmement, la presse décrite peut être équipée d'un ou de deux chargeurs amenant respectivement les roues et les pignons en place dans les logements limités par l'anneau de centrage 15 et l'anneau de guidage 16, ces chargeurs étant alimentés par exemple, par des récipients vibrants. Avec un bras de chargement, on réalise ainsi un dispositif semi-automatiqu.e, tandis qu'avec deux bras de chargement, un automatisme complet est assuré.
En outre, le dispositif décrit fonctionne sans bruit, ce qui est un avantage appreciable par rapport aux dispositifs connus, à martelage.
Finalement, grâce à l'emploi d'éléments pneumatiques ou hydrauliques montés sur le porte-outil de la presse, il est possible de contrôler l'ajustage des éléments mobiles au moyen d'un micromètre dont le support est monté en lieu et place du cylindre commandant les déplacements du piston. I1 est ainsi possible de vérifier la coaxialité des deux parties de la presse avec une très grande précision.
On réalise ainsi un dispositif de haute précision qui peut être adapté facilement et rapidement à différents mobiles et qui peut fonctionner automatiquement.
On a constaté qu'il était avantageux de régler le déplacement du poinçon de façon à ce qu'il présente les temps d'opération suivants: premièrement, un mouvement de descente relativement rapide jusqu'à proximité de la roue à fixer sur le pignon, secondement, un déplacement lent au cours duquel s'effectue le chassage ou le rivetage suivant les cas et, troisièmement, une période d'attente d'une durée inférieure à une seconde atteignant par exemple 0,5 seconde au cours de laquelle le poinçon se mnintient dans la position extrême qu'il a atteinte, alors que la roue et le pignon sont à l'état comprimé.
Quatrièmement, un mouvement de remontée qui peut être rapide. On a constaté que, de cette façon, le chassage ou le rivetage présentaient une qualité supérieure à ce que l'on obtenait si ce temps d'arrêt n'était pas respecté dans la position inférieure du poinçon. On a constaté également qu'il était avantageux de soutenir la périphérie de la roue à une hauteur légèrement supérieure à celle qui correspond à la portée de fixation que présente le pignon de façon que cette roue soit légèrement fléchie à la fin de l'op > ration de chassage ou de rivetage.