Procédé de fabrication de ressorts métalliques en forme de lame, ressort obtenu par ce procédé et appareil pour la mise en aeuvre de ce procédé. L'invention comprend un procédé de fa brication de ressorts métalliques en forme de lames, destinés à des appareils de commuta tion électriques, procédé dans lequel on estampe et forme simultanément le ressort..
Les métaux constitutifs de ces ressorts peuvent être notamment du cuivre dur la miné, des alliages d'aluminium, du bronze phosphoreux, du laiton, du métal blanc, de l'acier.
Dans les feuilles de métal, telles qu'elles sortent des laminoirs ou des moules, règnent généralement des tensions, réparties irrégu lièrement dans la masse de matière.
Dans les feuilles sortant d'un laminoir, les tensions inégalement réparties proviennent du fait que les parties d'une feuille de métal assez grande ne présentent pas toutes la même épaisseur ou ne sont pas sollicitées uniformé ment par les rouleaux laminoirs. Lorsque les dites feuilles sont découpées ultérieurement en petites pièces pour divers usages, les ten sions inégalement réparties agissent sur les bords des pièces et en provoquent la défor mation; l'application d'une pression ou for mation supplémentaire ne peut écarter ce grave inconvénient.
Vu que des articles en feuilles de matière élastique doivent, dans une production mas sive, présenter des qualités absolument uni formes, telles qu'une forme, tension, etc., rigoureusement identiques, on a, jusqu'à pré sent, toujours été obligé d'effectuer une opé ration d'ajustage supplémentaire très oné reuse.
L'invention vise à exclure automatique ment la création desdites tensions inégalement. réparties, ce sans entraîner l'obligation de de voir appliquer une opération supplémentaire, et d'une façon telle qu'on obtient des articles présentant tous exactement la même forme et la même tension prédéterminée dans certaines parties de l'article.
Le procédé de fabrication faisant l'objet de la présente invention est caractérisé par le fait que l'on presse les ressorts métalliques, sur certaines de leurs parties, entre des ma trices d'estampage ayant un profil longitu dinal correspondant au profil en long des res sorts, ces matrices présentant des saillies en forme de dents, de manière à marquer simul tanément sur les faces opposées desdites par ties des ressorts des empreintes dont la dis tance mutuelle et la profondeur sont détermi nées de telle manière que la limite élastique du matériau soit dépassée, ce qui a pour effet d'éliminer les tensions mécaniques inégales pouvant exister dans ces ressorts.
Pour dépasser la limite élastique des res sorts, on peut y pratiquer des empreintes d'une profondeur atteignant, par exemple, moins de la moitié de l'épaisseur de la lame métallique. On a déjà préconisé de communiquer à ces ressorts de contact une certaine tension initiale en leur conférant une courbure trans versale divisant le ressort en deux parties, ces dernières étant donc inclinées l'une par rapport à l'autre. Ce procédé visait surtout de réduire les opérations d'ajustage lors du montage des ressorts.
Ce procédé connu s'est toutefois avéré insuffisant dans la pratique, et ce particu lièrement dans les cas où la limite de la pres sion des contacts est très serrée. Ces diffi cultés proviennent du fait que les ressorts de contact, tout- en requérant de bonnes qualités élastiques, ne peuvent être profilés, par un outil dans une presse par une simple opéra tion pour obtenir un angle exact entre les deux parties du ressort de contact, à cause du fait que les ressorts n'ont pas tous la même épaisseur.
En outre, il s'est avéré très difficile de donner une forme parfaitement plane aux deux parties du ressort disposées de chaque côté de la courbure.
Dans les cas où de tels ressorts à tension initiale ont été utilisés, par exemple dans les commutateurs, on a eu recours au procédé de martelage ou de laminage des parties de res sort à profiler pour obtenir l'épaisseur et l'angle désirés.
La présente invention écarte systéma tiquement lesdits inconvénients en permet tant la réalisation de ressorts de contact. dont l'angle d'inclinaison correspond rigoureuse ment au degré de tension initiale désiré, et dont les deux parties situées de part et d'autre de la courbure peuvent avoir toute forme re quise; ces parties pourront donc être parfaite ment planes, si désiré.
L'invention concerne également un appa reil pour la mise en oeuvre du procédé ci-des sus défini. Cet. appareil est caractérisé par au moins une matrice et une contre-matrice d'estampage présentant des dents, suivant une disposition telle que les dents d'une matrice pénètrent dans les intervalles entre les dents de la contre-matrice correspondante, le profil longitudinal de la surface active des matrices coopérantes correspondant au profil en long des ressorts à fabriquer.
Les dentures sont prévues des deux côtés du ressort. et sont disposées en général trans versalement à l'axe longitudinal du ressort, les sommets des dents pouvant être parallèles et disposés en regard des creux des dents de l'autre face du ressort.
Lesdites dentures peuvent aussi être dis posées parallèlement à l'axe longitudinal du ressort, dans lequel cas on communiquerait au ressort une rigidité supplémentaire. Égale ment, lesdites dentures peuvent. être conçues en sorte qu'elles se croisent et qu'on forme en quelque sorte un damier ou une structure en nid d'abeille. Les dentures peuvent aussi bien être non rectilignes, par exemple elles peuvent avoir un profil longitudinal ondulé.
On a constaté que, moyennant l'applica tion de telles dentures pour la redistribution des tensions dans les ressorts, on a obtenu de bons résultats, en prenant comme distance entre les deux sommets des dentures moins qu'approximativement 11/2 à 2 fois l'épais seur de la matière. Cette distance sera telle qu'on soumet la matière entre deux dentures à un effet de pétrissage, en sorte que la. limite élastique de la matière est dépassée. La pro fondeur des dentures petit être de l'ordre de 0,5 fois l'épaisseur de la matière.
Les inventeurs ont constaté que des lames de ressort munies de dentures et disposées perpendiculairement. à. l'axe longitudinal du ressort présentent une rigidité de phis de 15 % que les ressorts non traités. Ce résultat technique peut. être utilisé pour l'obtention d'une pression de contact. plus importante dans les groupes de ressorts, ou bien il per met d'utiliser des ressorts plus minces que ceux employés avant pour les mêmes cas.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un appa reil selon l'invention et diverses formes de ressorts obtenues par le procédé auquel se rap porte l'invention.
La fig. 1 montre un ressort de contact dé formé et recourbé irrégulièrement avant l'estampage. lies fin . 2 et 3 schématisent, respective ment en vue latérale et en vue en plan, le même ressort après l'estampage; il s'agit en l'occurrence d'un ressort du type mobile pour un groupe de ressorts de contact.
La fig. 4 est une vue en plan partielle d'un ressort de contact du type fixe pour un groupe de ressorts de contact.
La fig. 5 est une vue latérale agrandie d'une partie d'un ressort de contact, muni de dentures et présentant une courbure continue réalisée simultanément..
La fig. 6 est une vue latérale d'un groupe de ressorts d'un relais utilisant des ressorts de contact auxquels on a conféré une tension initiale et un profil en long.
La fig. 7 est une vue latérale schématique et partielle d'une presse à matrices pour la fabrication des ressorts de contact suivant les fig. 1. à 6.
La fig. 8 est une vue latérale agrandie des dentures des matrices, entre les lignes de coupe A-1 et B-B de la fig. 7, et mon trant la disposition relative des dentures.
La fig. 9 est une vue en plan de la den ture d'une des matrices pour l'estampage et la formation d'un ressort. de contact suivant les fig. 1 à 6.
La fig. 10 schématise, en vue en plan agrandie, une partie de la. matrice suivant la fig. 9.
Selon les fig. 1 à 6, le ressort 1 présente une partie plane a et une partie courbe ou sous prétension b, l'extrémité de cette der nière partie étant garnie de contacts 2, 3 ou 4, 5; si désiré, l'extrémité de la partie libre des ressorts, destinés à, supporter les butées fixes ou mobiles, et munis de contacts 2, 3, respectivement 4, 5, peut. également être plane. Le ressort- de contact mobile est muni d'une lumière 8 pour le passage libre de bu tées 22, 23 et présente en outre une partie 6, dégarnie de dents et coopérant avec une dent, par exemple celle 36, de la butée 23.
Le res sort de contact fixe est. également muni d'une lumière 9 pour le passage libre desdites bu tées 22, 23, tandis qu'il présente également une partie 7, dégarnie de dents et coopérant avec une dent, par exemple celle 37, de la. butée 22 sur laquelle le ressort fixe appuie normalement.
Les ressorts sont également munis d'ori fices 11, 12 et 13 permettant la fixation de la. partie droite des ressorts sur un support fixe 20, à l'aide de vis 24 et d'entretoises iso lantes 25.
Si désiré, et si la tension initiale d'un cer tain ressort' doit. être minime, il peut encore être muni d'un orifice 14, disposé dans la partie mobile, à proximité de la partie fixe du ressort.. Autour des orifices 11, 12, 13, les res sorts comportent une partie de largeur ré duite, dégarnie de dents, afin d'empêcher que les sommets des dents s'introduisent dans les orifices et contrarient ainsi le libre passage des vis de serrage 24 et des rondelles 25.
La fig. 5 schématise comment les dents des matrices ont réalisé des impressions nettes dans la lame, et on remarquera qu'à cause de la dureté de la matière, les sommets n'ont pas rempli complètement les creux de dents des matrices.
La fig. 6 schématise un groupe de ressorts à contact de fermeture 26, 27, de ressorts à contact de rupture 28, 29 et de ressorts à con tacts de fermeture et de rupture 30, 31, 32.- La butée fixe 22, 34 est. supportée par un res sort rigide fixe 21, servant également pour guider la butée mobile 23, 35; les butées fixe 22, 34 et mobile 23, 35 étant en outre guidées supérieurement par Lin ressort flexible 33.
La tension des différents ressorts peut être variée à volonté en communiquant des tensions initiales différentes aux ressorts. On pourra donc approprier la. tension des diffé rents ressorts, par exemple de 10 à 30 g ou phis aux contacts respectifs selon la pression des contacts de rupture ou de fermeture dé sirée.
Toute tension rigoureusement exacte pourra être communiquée aux ressorts et., après l'assemblage d'un groupe de ressorts tel que celui de la fig. 6, chaque ressort indivi duel occupera sa position exacte dans le groupe et aura automatiquement sa. pression de contact désirée, sans nécessiter un ajus tage postérieur quelconque.
Les fig. 7 à 10 schématisent une presse à. matrices pour l'estampage et la formation des ressorts de contact, comportant un sup port fixe sous-jacent. 72 et un support mo bile supérieur 71 commandé de la. Tacon usuelle et guidé par des montants 73. Le sup port mobile 71 est muni d'une matrice 74 fixée par un coin 76. Une seconde matrice 75 est solidarisée au support fixe 72 par un coin 77. Les deux matrices 71, 72 présentent le même profil. général 78, 79, ou 80, 81, selon le degré de tension initiale que l'on désire donner aux ressorts. En donnant. aux différentes paires inter changeables de matrices des profils différents, on pourra réaliser, entre la partie fixe et la.
partie mobile à contacts du ressort, tous angles d'inclinaison désirée, ce grâce au fait que la courbure n'est par limitée à une simple ligne transversale, mais qu'elle est répartie sur une longueur ou des longueurs prédétermi nées du ressort.
Ev entuellement, on pourra réaliser une courbure en forme de S, ou une courbure con tinue s'étendant le long de la partie b de la fig. 2.
On a constaté que les dentures des ma trices réalisent. des dentures suffisantes dans la. matière estampée lorsque les dents présen tent un angle d'approximativement 120 . Les dents des matrices sollicitent la longueur com plète de la lame de ressort à estamper en sou mettant les particules de la masse aux tensions par un effet de pétrissage, les. dents des matrices empêchant la matière de s'étendre au-delà des sommets et des creux de dent formés par les matrices, en sorte que les dimensions exté rieures de la lame de ressort restent inchan gées après l'estampage et la formation.
Les fig. 9 et 10 illustrent comment, on peut, en enlevant une certaine partie des dents de la matrice, réaliser \des parties planes 111, 112 et 113 d'un diamètre légère ment supérieur à celui des orifices 11, 12 et 13 à la fig. 3, en sorte de former ainsi des surfaces d'appui autour des vis de serrage du groupe de ressorts.
Les parties 96 et 97, également planes, correspondent aux parties planes respective ment 6 et 7 des ressorts selon les fig. 3 et 4.
Les matrices comportent également des orifices 92, 93, 99 et 100 correspondant par exemple aux contacts ?, 3 ou 4, 5 (fig. 3, 4) fixés aux lames avant l'estampage, lesdits con tacts s'introduisant. dans lesdits orifices afin d'assurer un centrage et une disposition rigoureusement exacts de la lame dans les matrices avant l'estampage et. la formation. Un espace annulaire dégarni de dents est prévu autour desdits orifices 92, 93 et 99, 100.
L'appareil pourra comprendre plusieurs paires de matrices et eontre-matriees et des moyens de commande simultanée desdites paires pour l'estampage de plusieurs ressorts métalliques en une seule passe.
A method of manufacturing leaf-shaped metal springs, a spring obtained by this method and apparatus for carrying out this method. The invention includes a method of manufacturing leaf-shaped metal springs for electrical switching devices, wherein the spring is simultaneously stamped and formed.
The constituent metals of these springs can in particular be hard copper, aluminum alloys, phosphor bronze, brass, white metal or steel.
In the metal sheets, such as they come out of rolling mills or molds, tensions generally reign, distributed irregularly in the mass of material.
In sheets emerging from a rolling mill, the unevenly distributed stresses arise from the fact that the parts of a sufficiently large sheet of metal do not all have the same thickness or are not stressed evenly by the rolling rolls. When said sheets are subsequently cut into small pieces for various uses, the unevenly distributed tensions act on the edges of the pieces and cause them to deform; the application of additional pressure or training cannot eliminate this serious drawback.
Since articles made from sheets of elastic material must, in mass production, present absolutely uniform qualities, such as shape, tension, etc., which are strictly identical, it has hitherto always been obliged to carry out an additional, very expensive adjustment operation.
The invention aims to automatically exclude the creation of said tensions unequally. distributed, without entailing the obligation to see an additional operation applied, and in such a way that one obtains articles all having exactly the same shape and the same predetermined tension in certain parts of the article.
The manufacturing process forming the subject of the present invention is characterized by the fact that the metal springs are pressed, on some of their parts, between stamping dies having a longitudinal profile corresponding to the longitudinal profile of the parts. res sorts, these dies having protrusions in the form of teeth, so as to simultaneously mark on the opposite faces of said parts of the springs indentations, the mutual distance and depth of which are determined such that the elastic limit of the material is exceeded, which has the effect of eliminating the unequal mechanical tensions that may exist in these springs.
To exceed the elastic limit of the spells, it is possible to make impressions with a depth reaching, for example, less than half the thickness of the metal strip. It has already been recommended to impart to these contact springs a certain initial tension by giving them a transverse curvature dividing the spring into two parts, the latter therefore being inclined with respect to one another. The main purpose of this process was to reduce the adjustment operations during spring mounting.
This known method has however proved to be insufficient in practice, and this particularly in cases where the limit of the contact pressure is very tight. These difficulties arise from the fact that the contact springs, while requiring good elastic qualities, cannot be profiled by a tool in a press by a simple operation to obtain an exact angle between the two parts of the contact spring. , due to the fact that the springs are not all the same thickness.
In addition, it has proved very difficult to give a perfectly flat shape to the two parts of the spring arranged on either side of the curvature.
In cases where such initial tension springs have been used, for example in switches, the process of hammering or rolling the parts of the spring to be profiled has been resorted to to obtain the desired thickness and angle.
The present invention systematically eliminates said drawbacks by allowing both the production of contact springs. whose angle of inclination strictly corresponds to the desired degree of initial tension, and of which the two parts situated on either side of the curvature can have any required shape; these parts can therefore be perfectly flat, if desired.
The invention also relates to an apparatus for carrying out the method defined above. This. apparatus is characterized by at least one die and an embossing back die having teeth, in such an arrangement that the teeth of a die enter the gaps between the teeth of the corresponding back die, the longitudinal profile of the active surface of the cooperating dies corresponding to the longitudinal profile of the springs to be manufactured.
The teeth are provided on both sides of the spring. and are generally disposed transversely to the longitudinal axis of the spring, the tops of the teeth possibly being parallel and arranged facing the hollows of the teeth on the other face of the spring.
Said toothings can also be arranged parallel to the longitudinal axis of the spring, in which case the spring would be imparted additional rigidity. Also, said teeth can. be designed so that they intersect and form a sort of checkerboard or honeycomb structure. The teeth can also be non-rectilinear, for example they can have a wavy longitudinal profile.
It has been found that, by applying such toothings for the redistribution of the tensions in the springs, good results have been obtained, taking as the distance between the two tops of the toothings less than approximately 11/2 to 2 times l thickness of the material. This distance will be such that the material between two teeth is subjected to a kneading effect, so that the. elastic limit of the material is exceeded. The depth of the teeth may be of the order of 0.5 times the thickness of the material.
The inventors have found that the spring leaves provided with teeth and arranged perpendicularly. at. the longitudinal axis of the spring has a rigidity of 15% phis than untreated springs. This technical result can. be used to obtain a contact pressure. more important in the groups of springs, or it allows to use springs thinner than those used before for the same cases.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of an apparatus according to the invention and various forms of springs obtained by the method to which the invention relates.
Fig. 1 shows a deformed and irregularly bent contact spring prior to stamping. lees end. 2 and 3 show schematically, respectively in side view and in plan view, the same spring after stamping; it is in this case a spring of the mobile type for a group of contact springs.
Fig. 4 is a partial plan view of a fixed type contact spring for a group of contact springs.
Fig. 5 is an enlarged side view of part of a contact spring, provided with teeth and having a continuous curvature produced simultaneously.
Fig. 6 is a side view of a spring group of a relay using contact springs which have been given an initial tension and a longitudinal profile.
Fig. 7 is a schematic and partial side view of a die press for manufacturing the contact springs according to FIGS. 1. to 6.
Fig. 8 is an enlarged side view of the teeth of the dies, between the cutting lines A-1 and B-B of FIG. 7, and showing the relative arrangement of the teeth.
Fig. 9 is a plan view of the den ture of one of the dies for stamping and forming a spring. contact switch according to fig. 1 to 6.
Fig. 10 shows schematically, in enlarged plan view, part of the. matrix according to fig. 9.
According to fig. 1 to 6, the spring 1 has a flat part a and a curved or pre-tensioned part b, the end of this last part being lined with contacts 2, 3 or 4, 5; if desired, the end of the free part of the springs, intended to support the fixed or movable stops, and provided with contacts 2, 3, respectively 4, 5, can. also be flat. The movable contact spring is provided with a slot 8 for the free passage of stops 22, 23 and also has a part 6, stripped of teeth and cooperating with a tooth, for example that 36, of the stop 23.
The res out of fixed contact is. also provided with a slot 9 for the free passage of said stops 22, 23, while it also has a part 7, stripped of teeth and cooperating with a tooth, for example that 37, of the. stop 22 on which the fixed spring normally presses.
The springs are also provided with ori fices 11, 12 and 13 for fixing the. right part of the springs on a fixed support 20, using screws 24 and insulating spacers 25.
If desired, and if the initial tension of a certain spring should. be minimal, it can also be provided with an orifice 14, arranged in the movable part, near the fixed part of the spring. Around the orifices 11, 12, 13, the springs comprise a part of reduced width, toothless, in order to prevent the tops of the teeth from entering the orifices and thus impeding the free passage of the clamping screws 24 and washers 25.
Fig. 5 shows schematically how the teeth of the dies made clear impressions in the blade, and it will be noted that because of the hardness of the material, the tops did not completely fill the hollows of the teeth of the dies.
Fig. 6 shows schematically a group of closing contact springs 26, 27, breaking contact springs 28, 29 and closing and breaking contact springs 30, 31, 32.- The fixed stop 22, 34 is. supported by a fixed rigid spring res 21, also serving to guide the movable stop 23, 35; the fixed stops 22, 34 and mobile 23, 35 being furthermore guided superiorly by the flexible spring 33.
The tension of the different springs can be varied at will by imparting different initial tensions to the springs. We can therefore appropriate the. tension of the various springs, for example 10 to 30 g or phis at the respective contacts according to the pressure of the desired breaking or closing contacts.
Any rigorously exact tension can be communicated to the springs and., After the assembly of a group of springs such as that of FIG. 6, each individual spring will occupy its exact position in the group and will automatically have its own. desired contact pressure, without requiring any subsequent adjustment.
Figs. 7 to 10 show schematically a press. dies for stamping and forming contact springs with an underlying fixed support. 72 and an upper mo bile support 71 ordered from the. Usual jib and guided by uprights 73. The mobile support 71 is provided with a die 74 fixed by a wedge 76. A second die 75 is secured to the fixed support 72 by a wedge 77. The two dies 71, 72 have the same profile. general 78, 79, or 80, 81, depending on the degree of initial tension that one wishes to give to the springs. Giving. different interchangeable pairs of matrices with different profiles, between the fixed part and the.
movable part with contacts of the spring, all angles of inclination desired, thanks to the fact that the curvature is not limited to a simple transverse line, but that it is distributed over a length or predetermined lengths of the spring.
Optionally, an S-shaped curvature can be made, or a continuous curvature extending along part b of FIG. 2.
It was found that the teeth of the masters perform. sufficient teeth in the. stamped material when the teeth are at an angle of approximately 120. The teeth of the dies stress the full length of the leaf spring to be stamped by subjecting the particles of the mass to tensions by a kneading effect. teeth of the dies prevent the material from extending beyond the peaks and tooth valleys formed by the dies, so that the outer dimensions of the leaf spring remain unchanged after stamping and forming.
Figs. 9 and 10 illustrate how it is possible, by removing a certain part of the teeth of the die, to make flat parts 111, 112 and 113 of a diameter slightly greater than that of the orifices 11, 12 and 13 in FIG. 3, so as to thus form bearing surfaces around the clamping screws of the spring group.
The parts 96 and 97, also flat, correspond to the flat parts 6 and 7 respectively of the springs according to FIGS. 3 and 4.
The dies also include orifices 92, 93, 99 and 100 corresponding for example to contacts?, 3 or 4, 5 (fig. 3, 4) fixed to the blades before stamping, said contacts being introduced. in said orifices in order to ensure a rigorously exact centering and arrangement of the blade in the dies before stamping and. Training. An annular space stripped of teeth is provided around said orifices 92, 93 and 99, 100.
The apparatus may include several pairs of dies and counter-dies and means for simultaneous control of said pairs for stamping several metal springs in a single pass.