Porte-matrice
La présente invention a pour objet un porte-matrice comportant un logement dans un corps de porte-matrice pour recevoir une matrice, et un dispositif de maintien de la matrice dans le logement.
De nombreux dispositifs ont été utilisés jusqu'ici pour la fixation et le centrage des matrices, ces dispositifs comportent en général des vis de mise en place ou des éléments sollicités élastiquement engagés dans des encoches ménagées dans les matrices pour les maintenir dans leur position de travail.
La plupart de ces dispositifs connus sont difficiles à assembler et à démonter, et ces opérations sont longues et délicates.
En outre, ces dispositifs connus ne permettent pas d'orienter avec précision les matrices sur leur porteoutil respectif, et, de plus, ils sont facilement endommagés ou cassés au cours des opérations de poinçonnage.
Le porte-matrice selon l'invention est caractérisé en ce que le dispositif de maintien est constitué par un organe annulaire plan en matière élastique relativement rigide dont le bord intérieur comporte plusieurs dents élastiques espacées les unes des autres, le bord intérieur de ces dents délimitant une ouverture centrale destinée à recevoir une matrice, un élément fixant l'organe annulaire en position fixe par rapport à une partie du corps de porte-matrice de sorte que les dents de l'organe annulaire peuvent fléchir dans une seule direction afin d'encercler étroitement et maintenir la matrice.
Ce type de dispositif de maintien permet un montage et un démontage rapide et facile de la matrice sur le porte-matrice et assure une force de maintien positive assurant un maintien correct de la matrice dans sa position de travail.
En outre, le présent porte-matrice peut être réutilisé un grand nombre de fois sans présenter d'usure excessive ni rupture. Ce dispositif permet également d'orienter avec précision la matrice par rapport au porte-matrice.
Des formes d'exécution du porte-matrice objet de l'invention seront décrites, à titre d'exemple, en se référant au dessin sur lequel:
la fig. 1 est une vue en plan d'une première forme d'exécution du porte-matrice objet de l'invention, monté sur une semelle correspondante,
la fig. 2 est une coupe selon la ligne 2-2 de la fig. 2 et dans la direction des flèches,
la fig. 3 est une coupe selon la ligne 3-3 de la fig. 1 et dans la direction des flèches,
la fig. 4 est une vue en plan du porte-matrice,
la fig. 5 est une vue en plan d'un outil utilisé en coopération avec le porte-matrice,
la fig. 6 est une vue en élévation de face de l'outil de la fig. S,
la fig. 7 est une coupe verticale d'un porte-poinçon,
la fig. 8 est une coupe selon la ligne 8-8 de la fig. 7 vue dans la direction des flèches,
la fig. 9 est une coupe selon les lignes 9-9 de la fig.
7 vue dans la direction des flèches,
la fig. 10 est une coupe verticale d'une variante du porte-poinçon,
la fig. 11 est une coupe selon la ligne 11-11 de la fig. 10 vue dans la direction des flèches,
la fig. 12 est une coupe verticale d'une autre forme de poinçon,
la fig. 13 est une vue de dessus de la clavette d'orientation utilisée dans le dispositif de la fig. 12,
la fig. 14 est une vue en bout de la clavette de la fig.
13,
la fig. 15 est une coupe analogue à la fig. 12 dans laquelle une cale d'épaisseur est incorporée,
la fig. 16 est une vue en perspective de la cale d'épaisseur du dispositif de la fig. 15,
la fig. 17 est une vue en perspective de la bague fendue du dispositif des fig. 12 et 15,
la fig. 18 est une vue à plus grande échelle d'une partie du dispositif des fig. 12 et 15,
la fig. 19 est une coupe verticale d'une autre forme d'exécution du porte-matrice objet de l'invention, et
la fig. 20 est une coupe verticale d'une troisième forme d'exécution d'un porte-matrice objet de l'inven t on.
Dans ces figures, les pièces analogues portent les mêmes reprres.
Les fig. 1 à 4 représentent une première forme d'un porte-matrice 30 conforme à l'invention. Ce dispositif comprend un bloc en matière rigide, par exemple en acier, traversé par deux trous 32 recevant des broches d'indexation 34 dont une extrémité est introduite dans des trous 32' correctement alignés ménagés dans la semelle 36.
Le porte-matrice comporte également deux trous ta r.ludés 38 dont la partie supérieure est suralésée et qui reçovent des vis de fixation 40. Ce mode de fixation permet de monter le porte-matrice soit de face comme dans la fig. 3, ou de l'inverser si on le désire.
Le porte matrice comporte un logement 50 de la matrice ménagé dans sa partie centrale et qui communique avec un alésage de plus grand diamètre 52. Un organe de fixation 56 est disposé dans l'alésage de plus grand diamètre 52 et il est maintenu par un anneau 60 qui est emmanché en presse ou noyé dans l'alésage 52 pour maintenir l'organe de fixation 56.
Cet organe de fixation 56 (fig. 4) est constitué par un élément élastique relativement rigide qui est en feuille mince d'acier à ressort trempé ou autre et dont la forme générale est celle d'un anneau plan. Cet organe 56 comporte plusieurs encoches 64 radiales divisant le disque en plusieurs dents espacées dont les surfaces intérieures délimitent un trou central d'un diamètre légèrement inférieur au diamètre extérieur de la matrice proprement dite et, de ce fait, cet anneau 56 accroche et maintient la matrice dans sa position de travail dans le porte-matrice.
Comme on le voit fig. 2 et 3, la bague de fixation 60 comporte un bord intérieur 70 chanfreiné vers le haut pour constituer une portée en relief permettant à l'anneau 56 de fléchir vers le bas comme on le voit sur ces figures lorsqu'unie matrice 72 est introduite dans le dispositif. On voit que, dans cette position de travail représentée, les bords intérieurs des dents 66 de l'anneau 56 accrochent la surface extérieure de la matrice et maintiennent celle-ci dans sa position de travail. Une force importante est nécessaire pour extraire la matrice du porte-matrice et, de ce fait, la matrice est solidement maintenue dans sa position de travail représentée.
La construction et le fonctionnement de l'organe de maintien 56 sont identiques à ceux du dispositif décrit dans le brevet des EUA No 3269238.
Le corps de la matrice 72 est traversé par un trou 76 de section convenable qui peut être circulaire, carrée ou oblongue ou autre. La semelle 36 comporte également un trou 78 aligné avec celui de la matrice pour le passage de la pastille poinçonnée dans la pièce à travailler. Sur la fig. 2, la pièce à poinçonner 80 est représentée en traits discontinus ainsi que le poinçon 82.
Une ou plusieurs rondelles ou cales d'épaisseur annulaire 86 peuvent être introduites dans le dispositif sur la face supérieure de la semelle pour épauler la matrice et l'écarter d'une distance prédéterminée de la semelle.
Ceci permet de rectifier la surface de la matrice et de prolonger la vie de cette dernière.
Un plat 90 est ménagé sur un côté du corps de la matrice et coopère avec une surface plane 91 correspondante ménagée dans une clavette 92 disposée dans un trou transversal 94 du porte-matrice. Cette clavette d'orientation est du type décrit dans le brevet des EUA No 3137193, l'intercoopération et l'orientation de la matrice par rapport au porte-matrice correspondant sont obtenues de la manière décrite en détail dans ce dernier brevet mentionné.
Le corps de la matrice comporte une gorge circonférentielle 98 voisine de son extrémité supérieure. Cette gorge facilite l'extraction de la matrice à un levier extracteur 100 représenté fig. 5 et 6. Cet extracteur comporte une partie centrale allongée 102 dont une extrémité 104 est coudée par rapport à la partie centrale 102 et se termine par deux bras écartés 106 sensiblement perpendiculaires à la partie coudée 104. Ces bras écartés 106 comportent des bossages 108 dirigés vers l'intérieur.
L'autre extrémité 110 de l'extracteur est coudée vers le bas et se termine par une paire de bras écartés 112 sensiblement perpendiculaires à l'extrémité coudée 110.
Des bossages 114 sont disposés à l'intérieur de chacun des bras écartés 112.
L'utilisation de ce levier pour extraire la matrice est illustrée fig. 3, les bossages 108 d'une de ses extrémités sont introduits dans des parties diamétralement opposées de la gorge 98 de la matrice et leur écartement est tel que. dans cette position, ils sont serrés dans ces zones diamétralement opposées de la gorge. On voit sur la fig.
3 qu'un mouvement vers le bas imprimé à la partie centrale du levier en direction de la flèche fait pivoter l'extraction sur le porte-matrice et qu'il soulève ainsi la matrice de son logement.
Ce levier 100 est tel que sa partie gauche est utilisée pour extraire une matrice de son porte-matrice, et son extrémité opposée permet d'extraire un poinçon comportant une gorge de dimension convenable.
La fig. 19 représente une variante du porte-matrice de l'invention. Dans ce cas, le porte-matrice 120 comporte une embase 122 dans laquelle est ménagée une rainure 124 permettant de fixer le porte-matrice par un moyen classique tel qu'un goujon et un écrou sur la semelle.
Le porte-matrice comporte un corps dirigé vers le haut 126 dans lequel est percé le trou 126 constituant le logement de la matrice et dont la partie supérieure 130 est de plus grand diamètre. Un organe de fixation 132 identique à l'anneau de fixation 56 précédemment décrit est disposé dans le suralésage 130 et il est maintenu par une bague de retenue 134 convenablement fixée dans la position représentée. Dans cette variante de l'invention, les alésages 128 et 130 peuvent être reliés par une partie conique 135 qui permet la flexion de l'anneau de maintien comme on le voit fig. 19.
Le corps de matrice 136 est traversé par un trou central 138 qui est aligné avec un trou 140 ménagé dans le corps 126 du porte-matrice qui comporte également un orifice 142 permettant d'évacuer vers le bas et vers l'extérieur les pièces découpées.
Le corps de la matrice comporte une gorge 144 grâce à laquelle le corps de matrice peut être extrait facilement grâce au levier 100 précédemment décrit. On voit que ce corps de matrice et le corps de matrice de l'exemple précédent peuvent être facilement introduits dans le porte-matrice par une pression manuelle exercée vers le bas, et qu'ils peuvent être ensuite facilement extraits grâce au levier 100.
La fig. 20 représente une autre variante du portematrice de l'invention, ce porte-matrice a l'apparence extérieure du porte-matrice décrit dans le brevet des
EUA No 3089376.
La forme extérieure de ce porte-matrice 150 est sensiblement cylindrique et il comprend un logement 152 qui communique avec un alésage de plus grand diamètre 154. Un anneau de fixation 156 sensiblement identique à l'anneau de fixation 56 précédemment décrit est maintenu convenablement dans l'alésage 154 par une bague 158 selon la position illustrée. Dans cette forme de l'invention, le porte-matrice comprend une partie conique 160 qui permet la flexion de l'anneau de fixation dans la position représentée fig. 20.
Le corps de matrice 162 est disposé dans le logement 152 et est traversé par un trou central 164 qui communique avec le trou 166 du porte-matrice. Un second orifice 168 communique avec le trou 166 pour diriger et évacuer vers le bas les pièces découpées.
Il est évident que, dans chacun des dispositifs portematrice précédemment décrits, l'organe de fixation est d'une dimension telle que ses parties voisines du centre dépassent légèrement vers l'intérieur du logement de la matrice pour accrocher la surface extérieure de cette dernière et la maintenir en position de travail.
Sur la fig. 10, le porte-matrice est monté sur un gabarit 170 et une rondelle élastique 72 est disposée dans une gorge 176 pour maintenir le mécanisme de la matrice sur le gabarit. Cette rondelle élastique peut être démontée lorsqu'on le désire et la gorge 176 permet d'extraire la matrice grâce au levier 100 précédemment décrit.
Il faut noter qu'une rondelle servant de cale d'épaisseur peut être également utilisée avec le porte-matrice des fig. 19 et 20.
Il faut noter qu'une rondelle servant de cale d'épaisseur peut être également utilisée avec le porte-matrice des fig. 19 et 20.
Un porte-poinçon 180 est représenté fig. 7 à 9. Ce porte-poinçon est trempé et rectifié avec précision de manière classique pour porter contre la semelle de poin çon 182, et il reçoit l'outil de poinçonnage. Le portepoinçon comporte un logement 184 de poinçon qui communique avec un trou 186 de petit diamètre permettant à l'air d'être évacué lorsque le poinçon est introduit dans, ou extrait de, son logement.
Un poinçon classique 190 est disposé dans le portepoinçon et il comporte une gorge circonférentielle 192 ménagée dans sa surface extérieure. L'extrémité supérieure du poinçon comporte un méplat 194 sur un de ses côtés et qui est en contact avec le méplat 196 d'une clavette en pente 198 disposée dans un trou transversal 200 du porte-poinçon. Ce dispositif de clavette d'orientation est identique à celui décrit dans le brevet des EUA No 3137193.
Le porte-poinçon est monté d'une manière classique sur la semelle (fig. 8), deux pieds de centrale 206 sont disposés dans des trous alignés ménagés dans le portepoinçon et dans la semelle, et l'ensemble est fixé par des vis 204 vissées dans des trous taraudés dans le portepoinçon ou dans la semelle selon le cas. Le dispositif de maintien de cette forme de réalisation comprend une broche de maintien 210 de section circulaire et coulissant dans un trou latéral 212 du porte-poinçon. L'extré mi'té intérieure de la broche est une surface en pente 216 qui vient en contact avec une surface inclinée correspondante 218 d'une encoche 220 fraisée dans la partie supérieure du poinçon à l'opposé du méplat 194 précédemment décrit.
La partie supérieure de la broche de fixation 210 comporte une rainure transversale 230 dans laquelle s'engage l'extrémité inférieure d'un ressort plat 232 fixé sur le côté du porte-poinçon par des vis 234. Etant donné que l'extrémité inférieure du ressort 232 est emmanchée serrée dans la rainure 230, la broche 210 ne peut tourner, et, de plus, le ressort plat sollicite la broche de fixation vers l'intérieur dans la position représentée sur la figure.
Comme on le voit mieux fig. 7, le dispositif, appliquant positivement la broche de fixation contre le poin çon, comporte un trou taraudé 240 ménagé dans le porte-ponçon et qui débouche dans l'ouverture latérale 212. Une vis filetée 242 est vissée dans ce trou, et le bord inférieur du trou 240 peut être déformé sur deux côtés opposés indiqués par le repère 244 pour empêcher la vis de sortir vers le bas. Néanmoins, ces parties déformées permettent à la vis de descendre suffisamment pour que la broche de fixation 210 puisse se déplacer vers la droite (fig. 7) et libérer le poinçon du porte-poinçon. La vis 242 se termine à sa partie supérieure par une partie tronconique 250 qui peut pénétrer dans un trou de forme correspondante 252 ménagé dans la surface inférieure de la broche 210. La partie supérieure du trou 252 débouche dans un trou cylindrique 254.
On voit qu'en vissant la vis 242 vers le haut (fig. 7), les deux rampes délimitées par la tête tronconique 250 et le trou tronconique 252 de la broche poussent positivement cette dernière vers la gauche en appliquant les surfaces inclinées 216 et 218 l'une contre l'autre, ce qui a pour effet d'appliquer la queue du poinçon contre l'extrématé supérieure de son logement ménagé dans le porte-poinçon.
D'un autre côté, lorsque la vis 242 est dévissée vers le bas, la broche 210 peut être facilement déplacée vers l'extérieur en faisant fléchir le ressort plat 232.
Pour le poinçonnage en grande série, l'effet de ces faces inclinées constituant des coins et conformes à l'invention est très important car il permet de bloquer la tête du poinçon contre le porte-poinçon pour éliminer tout effet de martelage. Le poinçon peut être extrait de sa position représentée fig. 7 et 9 en utilisant l'extrémité droite du levier 100 précédemment décrit (fig. 5 et 6), les bossages 114 du levier se plaçant dans des positions diamétralement opposées de la gorge 192 du poinçon, puis un basculement du levier extrait le poinçon du porte-poinçon de la même manière que pour l'extraction d'une matrice.
Il faut noter que le bord supérieur du poinçon comporte un léger arrondi 260 pour faciliter son introduction dans le porte-poinçon. Lorsque le poinçon est introduit dans la position représentée, la broche de fixation 210 vient s'enclencher sous l'influence du ressort plat 232.
Les fig. 10 et 11 représentent une variante du dispositif des fig. 7 à 9. Ce dispositif est sensiblement identique à celui des fig. 7 à 9, seule la manière dont le poinçon est orienté par rapport au porte-poinçon est différente.
Au lieu du dispositif à clavette en pente des fig. 7 à 9, un trou latéral 269 reçoit une broche d'acier 270 dont l'extrémité intérieure est plane. Cette broche est d'abord appliquée contre un gabarit pour qu'elle s'aligne correctement puis un corps en résine époxy 274 est extrudé autour de la broche 270 qui est maintenue contre le gabarit par un montage puis est durci soit par un traitement thermique court, soit par un séchage à l'air. Ce procédé de maintien de l'orientation de la broche évite les désalignements qui pourraient être créés par une soudure de l'extrémité de la broche pour la maintenir en place.
Un avantage important du dispositif des fig. 7 à 11 est le fait que la force nécessaire à l'extraction du poin çon, après perçage d'un trou dans une pièce et retrait, est transmise par les surfaces inclinées de manière que les vis 242 ou 242' ne peuvent se desserrer. Cet effet est important étant donné que lors des grandes productions, les vibrations ne créent pas de jeu entre les différents éléments.
Les fig. 12 à 18 représentent une autre forme de réalisation d'un porte-poinçon de l'invention. Ce porte-poin çon 281 est convenablement fixé sur la semelle 282 par des pieds de centrage et des vis de fixation classiques comme on l'a vu précédemment. Le porte-poinçon comporte un logement 286 d'un diamètre convenable et un trou taraudé 288 d'un plus grand diamètre communiquant l'un avec l'autre.
Le poinçon 290 comporte une partie active 292 destinée à percer les trous, et une seconde partie de plus grand diamètre 294, ces deux parties étant reliées par une partie conique intermédiaire 296. Le poinçon comporte un méplat 300 ménagé dans sa partie de plus grand diamètre et une clavette d'orientation 302 est disposée dans un trou transversal du porte-poinçon et vient s'appliquer contre le plat du poinçon et maintient ce dernier correctement orienté.
Cette clavette 302 est représentée en détail fig. 13 et 14, son diamètre est sensiblement le même que celui de son logement et elle s'emmanche dans ce dernier en un assemblage serré. La clavette comporte un méplat en pente 304 sur un de ses côtés et qui s'étend d'une de ses extrémités 306 à un point situé à une faible distance de son extrémité opposée 308.
Lorsque la clavette est introduite dans son logement, le méplat 304 est dans un plan sensiblement parallèle à un plan passant par l'axe longitudinal du logement du poinçon et, de ce fait, la clavette permet d'indexer le poinçon avec précision de la manière décrite dans le brevet des EUA No 3137193.
La fig. 17 représente une bague de fixation 320 dont la surface extérieure est filetée. Cette bague comporte une fente longitudinale 324 et une ou plusieurs encoches radiales 328 ménagées à une de ses extrémités qui permettent de visser ou de dévisser la bague grâce à une clé convenable.
Le repère 330 correspond à un élément de verrouillage en matière plastique qui est retenu mécaniquement dans les filets de la bague 320. Cet élément est par exemple un dispositif autoblocable fabriqué par la Nylok
Company, division de l'United Shoe Machinery Corporatison des EUA. Cette matière expansible se coince dans les filets et empêche la bague de se desserrer une fois bloquée dans sa position de la fig. 12.
La fig. 18 représente la bague de fixation en position de travail à l'intérieur du trou taraudé 288 du portepoinçon et bloquant ce dernier. Le bord supérieur intérieur 332 de la bague est arrondi (fig. 18) et vient en contact avec la partie conique intermédiaire 296 du poin çon.
Lorsque le poinçon est introduit dans sa position de la fig. 12, la bague 320 est vissée vers le haut dans le trou taraudé 288 du porte-poinçon jusqu'à ce que le bord intérieur 332 de ce dernier vienne en contact avec la partie 296 du poinçon. La bague se dilate alors et se coince fortement dans la position de la fig. 12 en se verrouillant d'elle-même en place.
Une rondelle 334 peut être introduite entre l'extrémité supérieure du poinçon et le porte-poinçon (fig. 15).
Cette rondelle représentée fig. 16 peut être un disque et permet d'affûter le poinçon tout en lui conservant sa longueur originale.
Dans ce cas également, le poinçon peut être facilement extrait et remis en place dans le porte-poinçon et les éléments sont maintenus positivement l'un par rapport à l'autre.