Procédé et installation pour la fabrication de ressorts enroulés en spirale Cette invention se rapporte à un procédé de fabri cation de ressorts enroulés en spirale et de préfé- rence de tels ressorts à section rectangulaire rela tivement importante du type destiné à réagir élasti- quement soit pour contrebalancer des sollicitations ou charges, soit encore pour former des éléments de rappel dans des installations ou machines-outils, soit encore pour d'autres applications semblables.
Un emploi caractéristique se trouve dans les mécanismes de rappel des cadres de lisses dans les métiers à tisser dans lesquels il est fait usage d'une pluralité de tels ressorts.
Il est important que de tels ressorts soient con ditionnés en sorte qu'étant sollicités, respectivement bandés, par l'entraînement en rotation, par exemple de leur bout intérieur, la spirale se déforme à la fois dans toutes ses parties afin qu'on réalise, pratique ment, une réduction constante sur toute la longueur du ressort enroulé en spirale du pas de celle-ci avec, comme aboutissement de cette déformation uni forme, une entrée en contact mutuelle et simulta née de toutes les parties adjacentes dudit ressort lorsque celui-ci est complètement bandé.
On observera, en effet, que cette déformation uniforme d'un ressort enroulé en spirale est essen tiellement fonction des deux conditions fondamen tales de départ : une exécution correcte du ressort enroulé en spirale en sorte que la bande de métal enroulée présente la forme d'une spirale aussi par faite que possible et un traitement thermique tel que ledit ressort présente des caractéristiques chimiques, physiques et mécaniques pratiquement identiques en tous ses points.
Dans ces conditions, lorsqu'un tel ressort enroulé en spirale est sollicité par un effort tendant à le bander, il se déformera unifor- mément par réduction progressive du pas de la spire, le tout sans aucun préjudice pour le caractère cons- tant des caractéristiques du ressort, en tous ses points, et l'aboutissement, en fin de sollicitation maximum, d'un contact simultané et correct entre toutes les parties adjacentes du ressort,
celui-ci se présentant alors sous la forme approximative d'un plateau cylindrique pratiquement homogène.
A l'heure actuelle, et plus spécialement dans la technique de fabrication de tels ressorts enroulés en spirale à section rectangulaire de quelque impor tance, ces conditions ne sont pas remplies ou, tout au moins, ne peuvent être remplies et garanties d'une manière systématique, comme cela est exigé de plus en plus impérativement par les performan- ces des appareils et des machines utilisant de tels ressorts.
Les inconvénients rencontrés dans les fabrica tions actuelles proviennent essentiellement du fait que de tels ressorts enroulés, en spirale, lorsqu'il s'agit de ressorts importants, par exemple de l'ordre de ceux présentant une section droite comprise entre 10 X 1 mm et 60 X 6 mm - ces limites étant don nées à titre purement indicatif - sont réalisés par enroulement de la bande de métal avant traitement thermique,
celui-ci n'étant appliqué qu'après for mation de la spirale et libération de celle-ci en sorte qu'elle est sous tension nulle.
Le procédé selon l'invention consiste à soumettre la bande d'acier au traitement thermique de trem page et de recuit, ensuite à enrouler la bande d'acier traité d'une telle manière que les spires se recou vrent mutuellement et, enfin, à libérer le ressort spiral ainsi réalisé de manière à le mettre à tension nulle.
C'est en vue de permettre d'interpréter claire ment les revendications qu'une description détaillée est, à titre d'exemple et sans aucun caractère limi- tatif, développée ci-après en faisant référence aux dessins annexés dans lesquels la fig. 1 représente, en vue de face, un ressort enroulé en spirale et à l'état débandé; la fig. 2 est une coupe à échelle agrandie selon la ligne 11-11 de la fig. 1 ;
la fig. 3 est une vue semblable à la fig. 1, le ressort spiral étant montré dans sa position complètement bandée ; la fig. 4 représente le même ressort dans un état intermédiaire et dans lequel est représenté à échelle légèrement amplifiée - pour une meilleure com préhension - un défaut reproché aux ressorts enroulés en spirale exécutés par les moyens tradi tionnels ;
la fig. 5 est semblable à la fig. 4, le ressort enroulé en spirale étant représenté dans un état intermé diaire correct conformément aux résultats produits par application du procédé selon l'invention ; les fig. 6a et 6b représentent, ensemble, une vue schématique en élévation d'une installation de mise en aauvre du procédé<B>;</B> les fig. <I>7a</I> et<I>7b</I> représentent, ensemble, une vue schématique en plan de cette installation ;
la fig. 8 représente aussi schématiquement que possible les éléments essentiels de la machine à enrouler, la bande d'acier trempé étant représentée juste avant la phase d'enroulement ; la fig. 9 est une vue partielle de la fig. 8 mon trant la bande enroulée.
Comme représenté aux figures 1 et 2, le ressort est constitué par une bande d'acier de section rec tangulaire dont la largeur L est d'un ordre dix fois supérieur à l'épaisseur e. De tels ressorts sont en forme de spirale à pas p constant.
Dans l'exemple représenté à la fig. 1, les deux bouts dudit ressort sont repliés, le premier, 1, vers l'extérieur et le second, indiqué en 2, vers l'intérieur.
La fig. 3 représente le ressort spiral de la fig. 1 dans son état de tension maximum, le pas p étant égal à zéro. Dans cet état, toutes les spires sont join tives de manière à former une masse compacte.
Entre les états extrêmes, respectivement desdites fig. 1 et 3, il faut considérer que de tels ressorts enroulés en spirale sont susceptibles de subir des changements de diamètre infiniment variables et en sens opposés.
Pour satisfaire aux exigences de très nombreu ses applications, il est important que ces déforma tions élastiques de la spirale soient telles que celle- ci présente toujours un pas variant régulièrement au prorata des sollicitations subies par le ressort. On peut, en tous endroits dudit ressort, considérer que, dans le cadre des applications normales,
la matière subit des sollicitations de flexion auxquelles corres- pondent des variations de la flèche dans chacun des tronçons du ressort spiral.
On comprendra donc que, comme schématisé à la fig. 4, si, dans un endroit quelconque d'un tel ressort spiral, se trouvent des caractéristiques méca- niques différentes de celles des autres parties du ressort, on aboutira à des déformations exception nelles et locales telles que, par exemple, celles sché matisées en 3 à ladite fig. 4.
En pratique, on constate fréquemment de telles déformations. Les conséquences en sont, inévitable ment, une altération des qualités propres du ressort spiral, et, parfois, la rupture de celui-ci.
La fig. 5 montre, dans un état intermédiaire entre les positions extrêmes des fig. 1 et 3, un ressort traité conformément à l'invention. On observe que le pas p' < preste constant. Et cette constance doit sub sister et subsistera quelles que soient les déforma tions subies par le ressort entre les positions extrê me représentées aux fig. 1 et 3.
Ces résultats peuvent être systématiquement atteints par la mise en oeuvre du procédé selon l'in vention et par exemple à l'aide d'une installation telle que celle schématisée aux dessins annexés. Dans cette forme d'exécution représentée schémati quement, on a disposé en alignement trois supports 4-5-6 portant, chacun, deux bobines respectivement 7-8, 9-10 et 11-12, ces trois paires de bobines étant légèrement décalées l'une par rapport à l'autre de manière à être disposées dans des plans voisins mutuellement parallèles. Une table 13 présente, vers ses deux bouts, des guides 14-15 pour les bandes de métal à traiter et, entre ces deux guides, un étau 16 dans lequel doivent passer lesdites bandes.
L'ins tallation comprend encore un four de préchauffage 17, un dispositif de trempage 18, un four de recuit 19, un dispositif d'entraînement 20 et une cisaille 21.
La table 13 possède, comme équipement complé mentaire, un petit poste de soudure électrique et une meule pour ébavurer (non représentés), ces élé ments étant connus et placés à portée de l'opéra teur. Le four de préchauffage 17 est conditionné de manière à amener la bande de métal progressive ment à la température de trempage, par exemple de l'ordre de 800 à 9000 C. L'installation de trempage schématisée en 18 peut être de tout type approprié.
Néanmoins, il sera de préférence fait application d'un dispositif à injection d'huile par l'intermédiaire d'une pompe et d'ajutages correctement dirigés de manière à amener les jets d'huile à un niveau supé rieur au tronçon de pièce à traiter, cette huile étant ainsi projetée sous un angle convenable sur ladite matière à traiter.
Cette installation de trempage est également conditionnée de manière à présenter, à l'entrée et à la sortie de la bande métallique à trai ter, des joints d'étanchéité garantissant non seule ment des pertes minima dans l'enceinte de trem page, mais également une sécurité totale contre toute évacuation intempestive de particules d'huile, lesquelles pourraient s'enflammer en raison de la proximité de la sortie du four de préchauffage.
Ega- lement, ce dispositif de trempage sera tel que l'huile puisse être maintenue à une température constante de l'ordre de 50 à 60o C. On y disposera, par consé quent, d'un moyen de préchauffage et d'un moyen de régulation de la température de l'huile. La partie métallique ainsi trempée passe au travers du four de recuit 19. La bande est ainsi, sous l'effet de trac tion du dispositif d'entraînement 20, amenée à lon gueur convenable sous la cisaille 21 et automatique ment tronçonnée. On peut traiter plusieurs bandes métalliques simultanément.
L'installation schématisée aux fig. 6a-6b, 7a-7b permet de traiter, à la fois, en continu, deux bandes métalliques 22-23. C'est dans ce but que les bobines sont, deux à deux, légèrement décalées. En effet, comme on peut l'observer sur la fig. 7a, la bande 22 est issue de la bobine 10 tandis que la bande 23 est issue de la bobine 12. Lorsque l'une de ces bandes sera près d'être complètement déroulée, l'opérateur saisira le bout de l'une des bandes d'une bobine se trouvant dans le même plan.
Le bout terminal de la première bande et le bout initial de la seconde bande seront immobilisés dans la mâchoire 16 et rapidement soudés et ébavurés d'une telle manière que l'on réalise ainsi une continuité totale dans la mise en oeuvre de l'installation. Il va de soi que les fours 17 et 19 et l'installation de trempage 18 seront équipés de toutes les dispositions accessoires et com- plémentaires permettant de prédéterminer, contrô ler et régler, avec grande précision, les vitesses, tem pérature, pression et autres conditions du bon fonc tionnement de l'installation.
A cet égard, une ou plusieurs armoires de contrôle pourront être utili sées en coopération avec lesdites parties de l'instal lation.
On observera donc que l'installation qui vient d'être décrite dans ses éléments principaux est capa ble de débiter, à un rythme continu et accéléré, des tronçons de bandes d'acier trempé dont les caracté ristiques répondent très exactement à celles des res sorts enroulés en spirale qui devront être exécutés.
Il suffira d'enrouler lesdites bandes d'acier trempé sur un disque ou noyau approprié d'une telle manière que les spires successives soient en contact mutuel puis de libérer cet enroulement de manière à obtenir, par l'élasticité propre de la matière, une mise de ladite bande d'acier trempé sous la forme d'une spirale correcte, parfaitement homogène dans toute sa masse et dans laquelle on est assuré que, quelles que soient les sollicitations, ledit ressort en spirale se déformera d'une manière pratiquement constante en tous ses points.
On pourra très avantageusement utiliser, pour produire cet enroulement, des bandes d'acier trempé un dispositif dont les éléments caractéristiques sont sommairement schématisés aux figures 8 et 9. Ce dispositif comporte, essentiellement, un noyau ou disque 24 monté sur un axe 25 et susceptible d'être entraîné en rotation, à vitesse adéquate, par tout système moteur approprié (non représenté). Ce noyau ou disque présente une échancrure radiale 26.
Le noyau ou disque 24 présentant un contour en forme de spirale, il suffira d'établir cette spirale d'une telle manière que les deux lèvres 27-28 de l'échancrure 26 soient disposées à une distance diffé rente de l'axe 25 et cette différence sera de préfé rence exactement égale à l'épaisseur e de la bande de métal trempé 29 à enrouler. En présence de ce noyau rotatif 24, est disposé un palonnier 30 capa ble, le cas échéant, d'osciller autour d'un pivot 31 et garni, aux deux bouts, d'un galet, respectivement 32-33.
Ledit palonnier 30, par le dit pivot 31, est articulé en bout de l'axe 34 d'un piston 35. Ce der nier peut se déplacer dans un cylindre 36 en ar rière duquel peut, par une canalisation 37, être amené un fluide sous pression. Dans ces conditions, lesdits galets 32-33 peuvent être sollicités vers et contre le noyau rotatif 24 par un effort dûment con trôlé pouvant être considérable. Il suffit donc d'in troduire, dans l'échancrure 26, le bout replié inté rieur 2 du ressort spiral à former;
de maintenir la bande d'acier trempé 29 dans sa position initiale tout en lui permettant de se déplacer longitudina lement; de faire tourner, à vitesse convenable, le noyau 24. La bande métallique 29 s'enroule donc autour du noyau 24 en refoulant l'équipage mobile formé des galets 32-33, du palonnier 30, de l'axe 34 et du piston 35, à l'encontre de la pression du fluide existant en amont dudit piston 35. Lorsque la bande 29 est complètement enroulée d'une telle ma nière que toutes les spires se recouvrent mutuelle ment, il suffit de libérer ledit enroulement.
Cette opération est extrêmement rapide et il est possible d'établir un synchronisme entre cette opération d'enroulement et le cheminement des bandes de mé tal dans l'installation de trempage et de tronçon nage de manière à organiser une production abso lument continue à un rythme accéléré.
Finalement et si nécessaire, il suffira, par une opération quasi instantanée, de replier vers l'exté rieur le second bout 1 du ressort spiral.
L'invention concerne, outre le procédé et l'instal lation de mise en oeuvre, tout ressort enroulé en spirale, à l'exception des ressorts d'horlogerie, résul tant de l'application dudit procédé.