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CA 02472356 2004-07-06
WO 03/059648 PCT/FR03/00075
TETE ROTATIVE
Cette invention concerne un dispositif désigné comme
tête rotative pour la déformation du bord des pointes
de stylos-billes, comportant deux rouleaux rotatifs
installés de manière à pouvoir tourner librement dans
la tête rotative, qui présentent des disques de formage
qui délimitent entre eux une fente dans laquelle
dépasse une languette à face frontale en forme de V
pouvant être déplacée contre un ressort.
Lors du montage de billes dures de stylos-billes dans
leur assise de la pointe d'écriture consistant en
matière modelable du stylo-bille, les billes sont
d'abord insérées dans un trou borgne substantiellement
cylindrique et ensuite le bord de la pointe d'écriture
qui dépasse au dessus de l'équateur de la bille, est
bridé par déformation plastique de manière à entourer
et tenir la bille dans la zone au dessus de
l'équateur.
Le trou dans lequel est assise la bille présente dans
la zone de son fond des poches ou des rainures grâce
auxquelles le liquide d'écriture, désigné ci-après
comme encre pour simplifier, est transporté. Il ne
s'agit pas non plus d'un véritable trou borgne, car à
partir de son fond un alésage d'un diamètre inférieur à
celui de la bille mène à la réserve d'encre.
Le bridage de la bordure est réalisé depuis de
nombreuses années suivant la méthode suivante, décrite
dans le document US 3,135,231 A
Le dispositif de bridage appelé tête rotative présente
deux tiges disposées parallèlement l'une par rapport à
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l'autre orientées dans le sens vertical. Celles-ci
supportent à leurs extrémités inférieures des disques
de formage durs de forme circulaire qui vont en se
rétrécissant substantiellement en cône vers le bas.
L'ensemble de la tige et du disque de formage est
appelé rouleau rotatif et est installé de manière à
pouvoir pivoter librement. Les périphéries des disques
de formage présentent un petit intervalle en forme de
fente. Dans cette fente est disposée au centre une
languette dure et mince à surface frontale en forme de
V pouvant se déplacer axialement contre un ressort. La
tête rotative peut tourner autour de l'axe de symétrie
des deux arbres des disques de formage et est aussi
entraînée en rotation autour de cet axe.
Le mode de fonctionnement est alors le suivant : Une
pointe d'écriture avec sa bille est guidée coaxialement
par rapport à l'axe de rotation de la tête rotative
dans la fente entre les disques de formage et la bille
vient alors d'abord en contact avec la surface frontale
en forme de V. Ceci assure un centrage et un
positionnement sûr de la bille et de la pointe
d'écriture dans le plan de la languette. La languette
est ensuite décalée contre son ressort et la pointe
d'écriture arrive en contact avec les disques de
formage installés de manière à pouvoir pivoter
librement. Ceci entraîne le centrage dans le plan
normalement par rapport au plan de la languette. La
compression axiale de la pointe d'écriture et de la
tête rotative 1 'une contre l'autre se fait avec une
force prédéfinie et grâce à un nombre prédéfini de
rotations relatives. Le mouvement relatif entre la
pointe d'écriture et la tête rotative entraîne le
décalage en rotation des disques de formage. Ainsi, du
fait de la force de compression et de la série de
rotations, le bord des disques de formage est comprimé
contre la bille, la matière modelable du bord est
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densifiée et étirée, ce qui crée une fente
approximativement concentrique par rapport à la bille
dans la zone de l'équateur. L'opération de bridage est
terminée.
Cet appareil a fait substantiellement ses preuves et
plus de la moitié de tous les stylos-billes fabriqués
dans le monde le sont suivant ce procédé et avec de
tels dispositifs.
Ce dispositif présente néanmoins un inconvénient qui
est dû aux rapports géométriques de taille prédéfinis
dans d'étroites limites des différentes pièces. Du fait
des deux arbres orientés parallèlement des disques de
formage, il n'est pas possible, même avec une
miniaturisation extrême et en utilisant des paliers
spéciaux à monter à plat dans le sens radial, d'obtenir
un écart entre les deux axes de rotation qui soit
inférieur à environ 10 mm. Les diamètres des disques de
formage sont ainsi également fixés impérativement
respectivement à environ 10 mm. La pointe d'écriture a
habituellement un diamètre d'environ 0,6 à 1,2 mm dans
la zone de son bord et est en conséquence fortement
courbée. Les rapports des courbures pointe
d'écriture :disque de formage vont ainsi d'environ
1 :16 à 1 :8. Ces rapports de taille ont pour
conséquence une surface de contact relativement
importante et ainsi une pression superficielle Hertz
faible. Avec une pression superficielle Hertz
supérieure, on obtient un meilleur pétrissage de la
matière de la pointe d'écriture. Le moyen le plus
efficace d'y parvenir consiste à réduire la surface de
contact, ce qui peut être fait en augmentant le rapport
de courbure jusqu'à 1 :4 par exemple.
Un autre inconvénient du dispositif déjà connu réside
dans la difficulté de régler précisément la position
axiale des deux disques de formage.
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Le document US 3,135,231 A décrit également une forme
de réalisation dans laquelle les deux tiges des disques
de formage ne sont pas disposées parallèlement à l'axe
de rotation de la tête rotative, mais en biais par
rapport à celle-ci, de sorte que leurs axes se
recoupent sur l'axe de rotation. Le motif de cette
disposition n'est pas indiqué, elle n'est pas utilisée
en pratique probablement en raison du coût élevé de la
fabrication d'assises non parallèles pour les paliers
des tiges.
Le but de l'invention est de créer un dispositif dans
lequel les rapports de courbure indiqués précédemment
sont atteints et dans lequel la position souhaitée des
disques de formage peut être respectée.
L'invention atteint cet objectif avec une tête rotative servant à la
déformation du
bord de pointes de stylos-billes, comportant deux rouleaux rotatifs installés
de
manière à pouvoir pivoter librement dans la tête rotative, qui présentent des
disques de fermage qui délimitent entre eux une fente dans laquelle dépasse
une
languette comportant une face frontale en forme de V pouvant être déplacée
contre
un ressort, caractérisée en ce que les rouleaux rotatifs peuvent tourner
librement
autour d'axes coaxiaux et que la fente est définie par les surfaces frontales
des
disques de formage.
L'invention est expliquée plus précisément ci-après sur
la base du dessin. On voit en
figure 1, une vue schématique d'une tête rotative selon
l'invention,
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figure 2, une vue schématique du dessus du dispositif
de la figure 1, et
figure 3, un détail à l'échelle agrandie.
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Comme on le voit en figure 1, une tête rotative selon
l'invention consiste essentiellement en deux disques de
formage 1 munis de tiges 2 disposées coaxialement.
L'ensemble du disque de formage et de la tige, qui est
5 la plupart du temps réalisé en une pièce, est désigné
ci-après comme rouleau rotatif. Les tiges 2 sont
guidées radialement au moyen de billes 3 maintenues
dans des cages à billes non représentées. Le
positionnement axial de chaque tige 2 est réalisé au
moyen d'une bille 5 qui repose sur sa surface terminale
détournée du disque de formage 1. La bille 5, qui est
également maintenue dans une cage à bille non
représentée, s'appuie contre un appui 6 de la tête
rotative. (L'appui 6 est formé par un élément posé
dessus.) Les billes 5 et la longueur totale des
rouleaux rotatifs définissent la position de la fente
et la position du profil rotatif des disques de
formage.
Chaque disque de formage 1 présente substantiellement
une surface frontale et un profil rotatif, par lequel
on entend dans cette demande la zone de la surface qui
façonne le bord. On voit les petites dimensions des
rouleaux de formage en comparant leur taille avec la
pointe d'écriture également représentée. On obtient
ainsi également une réduction substantielle par rapport
à l'état de la technique de la masse des rouleaux
rotatifs composés de préférence de carbure de
tungstène. Du fait de la réduction substantielle du
diamètre à environ 4 mm, on obtient le rapport de
courbure mentionné ci-dessus visé par l'invention de
1 :4 et plus.
Entre les surfaces frontales opposées l'une à l'autre,
dépasse une languette 8 chargée par ressort dans le
sens axial (flèche vers le bas en figure 1), dont on
aperçoit très bien la surface frontale configurée en
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forme de V notamment en f igure 3. La languette 8 est
guidée au moyen d'une tige 7, dont elle forme
l'extrémité avant. On voit aussi en figure 3 une pointe
d'écriture 10 où est insérée une bille 9, qui a déjà un
peu déplacé la languette contre la force du ressort
dans le sens de la flèche.
L'épaulement à la transition entre la tige 7 et la
languette 8 se trouve en figure 1 sur la périphérie des
disques de formage 1, les disques de formage sont
immobiles. En figure 3, cet épaulement est déjà un peu
relevé et permet, lors de la poursuite du mouvement de
la pointe d'écriture 10 dans le sens de la flèche
jusqu'au contact avec les disques de formage, la
rotation de ceux-ci.
En phase finale du mouvement relatif entre la pointe
d'écriture et la tête rotative, la déformation
plastique du bord a lieu tout en formant la fente à
encre connue courbée, concentrique à la bille 9,
mentionnée en introduction.
L'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation
présenté, mais peut aussi être modifiée et organisée
différemment. Dans la description, la tête rotative est
toujours disposée au dessus de la pointe d'écriture,
mais ceci n'est pas obligatoire, l'axe de rotation
entre la tête rotative et la pointe d'écriture peut
aussi s'étendre à l'horizontale ou la pointe
d'écriture, en cas d'axe vertical de rotation, peut
être déplacée à partir du haut dans la tête rotative
disposée en dessous d'elle. La position de l'appui 6
peut également être modifiée au moyen d'un mécanisme de
réglage (vis de réglage, plaquette de calage, etc.),
elle n'a pas besoin de présenter la forme circulaire
illustrée en figure 2. Les mouvements qui étaient
définis dans l'exemple comme des mouvements vers le
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haut et vers le bas de la tête d'écriture et le
mouvement de rotation de la tête rotative peuvent être
réalisés autrement. Il s'est avéré avantageux que la
tête rotative tourne autour de son axe principal mais
ne soit pas mobile dans le sens axial. La pointe
d'écriture ne tourne pas, se déplace axialement jusqu'à
ce que la bille d'écriture arrive en contact d'abord
avec un flanc et ensuite avec l'autre flanc de la
languette en forme de V chargée par ressort. Lors de la
poursuite de l'avance de la pointe d'écriture vers la
tête rotative, la pointe d'écriture est mise en contact
avec les deux disques de formage et est également
centrée dans le sens normalement par rapport à la
languette en forme de V. Enfin, les disques de formage
installés de manière à pouvoir pivoter librement sont
décalés en rotation grâce à la rotation de la tête
rotative lors de la poursuite du mouvement axial et la
déformation du bord a lieu.
Dans une forme de réalisation privilégiée de
l'invention, la pointe d'écriture repose dans une pince
de serrage qui est installée avec un faible jeu radial,
afin de garantir ainsi, malgré des défauts géométriques
présentés aussi bien par la pointe d'écriture que par
le dispositif, que la pointe d'écriture puisse être
centrée sans obstacles comme décrit ci-dessus.
L'avance axiale se fait suivant une courbe commandée,
tout en étant limitée par une butée fixe. Il est
possible de limiter en plus la force maximale d'avance
au moyen d'un ressort agissant axialement. Ce ressort
doit d'abord surmonter la contre-force exercée par les
ressorts nettement plus faibles de la languette en
forme de V prévus dans la tête rotative et garantit
alors la force de déformation du bord.
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Il est essentiel que les disques de formage soient
d'abord décalés en rotation par contact avec le bord,
avec un glissement négligeable, ce qui est obtenu grâce
à la faible masse atteinte dans le cadre de l'invention
pour les rouleaux rotatifs et leurs paliers ainsi qu'à
la force pression Hertz entre les rouleaux rotatifs et
le bord.
