Brevet FR2228557A1 — publié le 19741206

L'invention se rapporte à un marteau-pilon à fonctionnement programmé et à circuits de sécurité. Les marteaux-pilon que l'on utilise, généralement pour la conformation d'objets métalliques, outils ou autres, sont déjà dlun emploi bien courant, particulièrement dans les ateliers de forgeage. On a très vite cherché à automatiser le fonctionneinent de ces marteauxpilon en leur adjoignant tout un système de commande électrique, pneumatique et électronique relié, pour les plus élabores, à un programme numérique ou analogique. La commande de ces marteaux-pilo s'avère bien souvent très complexe, d'un prix de revient important pour une fiabilité moyenne et une sécurité quasiinexistante. L'invention a pour but de remédier à ces différents inconvénients en procurant un marteau-pilon à commande automatique à programme variable, réglable extérieurement complémenté par des circuits procurant une sécurité pratiquement absolue dans le fonctionnement. A cet effet, l'invention se rapporte à un marteau-pilon de forgeage à courroie ou à planche à fonctionnement automatique caractérisé en ce qu'il comporte en tête colonne un ensemble de freinage pneumatique composite à deux régimes de fonctionnement et possède le long de l'un des montants de colonne, à intervalles variables entre les points extrêmes haut et bas de la course de sa masse des contacteurs électriques de sécurité et/ou de commande, matérialisant des positions de sécurité ou de frappe actionnés par le passage d'un ergot solidaire de la masse, lesdits contacteurs et le frein étant reliés électriquement à une armoire électronique à programmateur, à circuits logiques et à mémoires permettant de commander et de coordonner les phases de fonctionnement et la sécurité de ltensemble en coopération avec une commande manuelle extérieure. Le marteau-pilon selon l'invention présente le grand avantage d'être un appareil complet du point de vue des commandes et de la sécurité. Une sécurité haute déclenche une descente lente dès que la masse a dépassé une hauteur critique. Un contact d'inversion de masse relié à une mémoire empêche les rebondissements désordonnés et inefficaces de celle-ci et stannule en fin de cycle pour se réarmer ensuite. L'impulsion produite par un coup de pédale à l'intérieur d'une même phase de fonctionnement programmé est inopérante, ce qui évite une commande désordonnée de la masse, dangereuse pour l'opérateur et la longévité de l'enseale. De plus, si le courant d'alimentat on vient à etre coupé fortuitement, 1 fonction descente lente" entre i- diatement en action et la masse retourne à sa position basse à petite vitesse. Un contacteur extrême double la "sécurité haute" assurant ainsi une sécurité supplémentaire d'une efficacité absolue. Finalement, ce marteau-pilon offre une grande variété de programmes de frappe par de simples modifications manuelles. L'invention sera bien comprise en se référant à la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en élévation de l'ensemble du marteau-pilon selon l'invention - la figure 2 est une vue en coupe schématique des principaux organes du marteau-pilon selon l'invention - la figure 3 est un schéma du circuit pneumatique de la commande du système de freinage de la courroie du marteau-pilon selon l'invention - la figure 4 est un schéma de blocs de circuits de fonctions de la commande et de la sécurité du marteau-pilon selon l'invention. On se réfèrera tout d'abord aux figures 1 et 2. Il est bien entendu que moyennant des transformations évidentes, tout ce qui suit s'applique au marteau-pilon à planche. Le marteau-pilon selon l'invention comporte une série de pièces et d'organes mécaniques classiques. Il se compose d'un bâti 1 à plusieurs montants tels que 2 sur lesquels repose une traverse 3 et des paliers 4 supportant un arbre horizontal 5 sur lequel ont été montés, d'une part, un rouleau 6 et, d'autre part, une roue d'entraînement 7, relié cinématiquement à un moteur par exemple électrique 8. Le mouvement rotatif est transmis temporairement par un galet entraîneur à un tambour 9 sur une partie de la périphérie duquel passe une courroie plate 10 dont une extrémité est fixée au bâti et dont l'autre se trouve monteesolidai- re d'une masse 11 coulissant le long d'une colonne 12 à deux montants 13 et 14 solidaires d'un socle 15 dont la partie supérieure sert de table de travail 16. La colonne possède à son extrémité supérieure un ensemble de freinage 17 se composant d'un double vérin à double effet 18 alimenté par un double circuit pneumatique et se trouve relié à un mécanisme de freinage 19, par exemple à machoires enserrant la courroie 10. Le galet entralneur s'escamote et rentre en contact temporaire avec la courroie 10 et la périphérie du tambour 9 sous l'effet d'un vérin de montée 20. Le long de la colonne sont fixés une pluralité de contacteurs électriques 21, 22,23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 (de bas en haut) actionnés par un ergot 3C monté solidaire de la masse 11 du pilon. Les contacteurs électriques intermédiaires matérialisent chacun une position de frappe. Les contacteurs électriques hauts sont reliés à des circuits assurant des fonctions de sécurité telles que "descente lente " ou un circuit "inversion de masse". On distingue ainsi les contacteurs 28 de sécurité haute et 29 de sécurité supplémentaire provoquant tous deux la descente lente de la masse. Le contacteur bas 21 assure essentiellement l'inversion de la masse et sert à enregistrer le passage de la masse à son point le plus bas. La figure 3 représente le circuit pneumatique de l'ensemble de freinage constitué du double vérin pneumatique à double effet 18 et les tiges parallèles des deux pistons actionnent le mécanisme de freinage 19 par exemple à machoires enserrant la courroie de maintien de la masse. Ce double vérin se trouve commandé en serrage par un premier circuit pneumatique 32 à deux branches 33a et 33b de basse et de haute pression ou inversement. Ces branches se composent chacune d'un détendeur règlable 34, 35 shunté par un clapet 36, 37. La branche 33b de haute pression traverse une première électrovanne de frein 38 et une deuxième électrovanne de descente lente 39 et se raccorde à une source haute pression 40. Les deux branches 33a et 33b se réunissent à travers un sélecteur de pression 41 à une sortie et à deux entrées basse et haute pression. A la sortie de ce sélecteur, le fluide sous pression traverse un échappement rapide 42 pour remplir une chambre de compression et pousser le piston en position de serrage. Cet échappement rapide permet au fluide'de la première chambre de compression d'être mis en communication rapide avec l'extérieur lors du desserrage. La deuxième chambre de compression de ce vérin à double effet se trouve raccordée par un conduit 43 au deuxième circuit de ltélectrovanne de frein 38 à travers un deuxième échappement rapide tel que 42. L'électrovanne de frein permet d'aiguiller la haute pression soit dans la branche 33b pour le serrage à haute pression donc le freinage proprement dit, soit pour le desserrage également à haute pression et la descente rapide de la masse. L'électrovanne de descente lente permet d'alimenter la branche 33a en haute pression qui se trouve réduite par le détendeur 34 pour alimenter la pre mière chambre du vérin en basse pression pour un serrage moyen qui entraîne une descente lente de la masse. On se réfèrera maintenant à la figure 4 et on examinera les circuits de prqgrammation et de sécurité du marteau-pilon selon l'invention. Ces circuits constituent la partie électronique du marteau-pilon et se gent dans une armoire électronique 44 fixée par exemple sur un montant 2 (figure 1). Cette dite armoire se trouve reliée à une alimentation électrique basse tension, à une pédale de commande manuelle 45 située au bas du socle 15 au niveau du sol et facilement accessible par l'opérateur. L'armoire électronique se trouve également reliée aux contacteurs disposés le long des montants de la colonne le long de laquelle se déplace la masse. Cette armoire commande la montée et la descente de la masse en fonction nement normal et la descente lente de celle-ci en fonctionnement de sécurité en coopération avec le vérin d'application du galet d'entraînement et le double vérin de l'ensemble de freinage. L'armoire électronique 44 comporte un bon nombre de circuits logiques, de mémoires dont l'agencement, les liaisons et les interliaisons sont consignés dans la figure 4. Elle possède surtout un programmateur central à matrice 46 modifiable extérieurement par changement de position de fiches à diode. Cette matrice se trouve raccordée tout d'abord suivant ses lignes à un bloc 47 de circuits d'interface à amplification et à un groupe 48 de lampes de visualisation ensuite ; suivant ces colonnes se place un deuxième bloc 49 de circuits logiques d'interface. Les contacteurs électriques 21,22,23,24,25,26,27,28 ou F , F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7 sont reliés chacun à un adaptateur de logique tel que 50 dont chaque sortie (sauf pour les extrêmes F et F7) se trouve connectée à une entrée d'un circuit logique de fonction ET tel que 51, la deuxième entrée de ces derniers étant reliée à l'une des six premières sorties du bloc de circuit d'interface 49. Les six sorties dece groupe de six circuits logiques 51 alimentent en parallèle un bloc de circuits logiques 52 de fonction OU pour débiter dans une mémoire 53 dont les entrées logiques se trouvent reliées d'une part, au circuit de descente lente 54 en un point A et, d'autre part, au circuit de descente 55 en un point B. Sa sortie alimente le circuit logique d'entrée du circuit montée 56 et le circuit logique dtentrée du circuit descente 55 à travers un circuit ET 57 dont la deuxième entrée est reliée au contact pédale P en aval d'un adaptateur de logique tel que 50. Une des sorties de l'adaptateur de logique du contacteur F d'inversion de o masse communique avec un point C à l'entrée du circuit de descente 55 et avec une des entrées d'un bloc de circuits logiques 58. La deuxième sortie de ce meme adaptateur se combine à travers un circuit OU avec une des sorties du circuit de montée dans une mémoire d'inversion de masse 59 qui attaque sur une de ses entrées, à travers un montage -monocoup 60, un circuit logique à plusieurs entrées 61 en communication avec le bloc d'interface 47 à travers un compteur 62 et un circuit de décodage 63. Cette mémoire d'inversion de masse 59 se trouve commandée sur son entrée logique par la sortie d'une mémoire du circuit de montée 56. Ce même circuit logique 51 admet en plus sur ses autres entrées de haut en bas, tout d'abord une sortie d'une mémoire 64 à travers un montage mono coup 65, ensuite la sortie directe de la même mémoire 64 et finalement une entrée reliée au point A. La mémoire se trouve reliée à une des sorties du circuit d'interface 49 et commandée sur son entrée logique par le signal de sortie du montage logique 57. Le contacteur de sécurité haute F7 et le contacteur d'arret 66 sont en communication chacun à travers un adaptateur de logique 50 au circuit logique d'entrée de mémoire du circuit de descente lente 54. Le contacteur F7 est également relié à une des entrées de cette même mémoire du circuit de montée 56. Le contacteur de marche 67 est relié directement à la mémoire du circuit d'entrée du circuit 54 de descente lente. Il y ressort après mise en mémoire au point D connecté à l'une des entrées du bloc interface 47. Le contacteur de pédale 68 se trouve connecté en aval d'un adaptateur de logique 50 à une entrée du circuit logique 58 et à un point P rappelé à lten- trée du montage logique 57. Une des sorties du circuit de décodage 63 attaque le circuit logique 58 sur deux de ses entrées à travers un montage logique inverseur 69 à deux sorties dont l'une est reliée à la sortie d'un montage temporisateur 70. Les circuits 54, 55 et 56 respectivement de descente lente, de descente et de montée comportent une même structure de base composée dTune mémoire 71 à une ou plusieurs entrées logiques, d'un amplificateur statique 72 et d'une bobine 73 d'excitation d'une électrovanne. Le circuit 55 comporte en plus entre sa mémoire telle que 71 et l'amplificateur statique 72 un circuit OU 74 et le circuit 56 comporte à son entrée un bloc de circuits logiques 75 à plusieurs entrées. Il est évident que l'on n'a pas pu mentionner toutes les liaisons électriques existant dans cette armoire électronique, mais elles sont en presque totalité consignées dans la figure 4. Les contacteurs 21,22,23,24,25,26,27,28 matérialisent des positions F1, F2, F3 F4 F5, F6, 7 On expliquera maintenant le fonctionnement normal du marteau-pilon selon un programme par exemple F1, F2, F3 - F1, F2, F3. Les phases de fonctionnement intermédiaires restent identiques quelque soit le programme choisi. A la mise sous tension de l'électronique, la masse est en F le galet entraîneur est escamoté et le frein serre. En armant les circuits élettronoues le fsLn se desserre, le galet entraîneur s'applique, ce qui fait monter ta masse en F1- Arrivée sur F1, le frein se serre et le galet entraîneur s'escamote . La masse reste arrêtez sur F1. 1er coup de pédale Tandis que le galet entraîneur reste escamoté, le frein se desserre, ce qui fait tomber la masse en F o Sitôt touché Fo, le galet entraîneur s' applique, le frein toujours desserré permet à la masse de monter en F2 sans temps mort évitant ainsi des re bondissements désordonnés de celle-ci. Ceci est possible, car en position F o la mémoire 59 enregistre le passage de la masse et ne s'annule que lorsque la masse est remontée à la position de frappe programmée, ce qui rend évidemment inopérant un deuxième coup de pédale pendant la remontée et le blocage de la masse en position haute. En touchant F2, le frein se serre, le galet entraîneur s'escamote. La masse reste arrêtée en F2. 2e coup de pédale Le galet entraîneur reste escamoté, le frein se desserre, la masse tombe en F o La masse touche F , le galet entraîneur s'applique, le frein est toujours o desserré, ce qui permet à la masse de monter en F3. Le contact avec F3 provoque le serrage du frein et l'escamotage du galet entraîneur. La masse reste arrêtée en F3. 3e coup de pédale Le galet entraîneur reste escamoté, le frein se desserre, la masse tombe àF. o Le contact avec F provoque l'application du galet entraîneur, le frein o restant desserré permet à la masse de monter en F1. Le contact avec F1 provoque le serrage du frein et l'escamotage du galet entraîneur. La masse reste arrêtée en F1 pour le début d'un nouveau cycle. En résumé, chaque coup de pédale donné au moment où la masse est remontée commande la chute de la masse à partir d'une position de frappe déterminée par le programme. En déplaçant des fiches à diodes sur un tableau matriciel accessible~ à 1 operateur sur la face avant de l'armoire électronique 44, on peut obtenir une grande variété de combinaison de successions de positions de frappe. L'action sur lapédale ne devenant opérante que lorsque la masse est revenue à la position haute successive prévue dans le programme, l'opérateur, en restant d'une façon continue sur la position "pédale enfoncee", fera se dérouler le programme de frappe d'une façon continue. En levant le pied, il arrêtera la masse en position haute à la position de frappe suivante. La masse tombera au prochain coup de pédale. On développera ci-après quelques aspects de sécurité. Dans le cas d'une coupure inopinée du courant, si la masse est en une position quelconque autre que sa position basse F , elle va descendre lentement o vers sa position la plus basse. En effet, le galet d'entraînement est escamoté et le frein serré. La pression diminuant progressivement, le frein se desserrera faiblement et la masse descendra lentement vers sa position la plus basse F. o Imaginons le cas d'un contact électrique intermédiaire cassé, par exemple F1. Par le fait d'absence d'impulsion en F1, la masse ne s'arrêtera plus à l'endroit considéré,, elle sera arrêtée après passage sur le contacteur de sécurité haute qui est relié directement à la fonction "descente lente". L'électrovanne de descente lente est excitée et transmet la basse pression de serrage au vérin de freinage. En même temps, le galet d'entraînement s'escamote et la masse revient lentement à sa position basse F o En appuyant sur la commande arrêt, on désarme l'électronique. De ce fait, le galet entralneur est escamoté, au meme moment la bobine de l'électrovanne de descente lente est excitée, celle de l'électrovanne de freinage coupée. On produit alors l'inversion des circuits pneumatiques et le vérin de freinage appuie à pression réduite sur la courroie 10, la masse glisse lentement jusqu'à sa position basse, touche le contact F , l'excitation de l'électrovanne de descente lente se coupe, le frein se bloque. La masse se trouve en position basse, frein serré et le galet entraîneur escamoté. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons, sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. Revendications 1) Marteau-pilon de forgeage à courroie ou à planche à fonctionnement automatique programmé caractérisé en ce qu'il comporte en tête de sa colonne un ensemble de freinage pneumatique composite 17 à deux régimes de fonctionnement et possède le long de l'un des montants de colonne, à intervalles variables entre les points extremes haut et bas de la course de sa masse des contacteurs électriques de sécurité et/ou de commande 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 29 matérialisant des positions de sécurité ou de frappe actionnés par le passage d'un ergot 30 solidaire de la masse 11, lesdits contacteurs et le frein étant reliés électriquement à une armoire électronique 44, à programmateur, à circuits logiques et à mémoires permettant de commander et de coordonner les phases de fonctionnement et la sécurité de l'ensemble en coopération avec une commande manuelle extérieure 45. 2) Marteaupilon selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ensemble de freinage 17 est constitué d'un double vérin 18 à double effet commandant un mécanisme de freinage 19, ledit vérin étant alimenté à chacuoede ses chambres de compression par deux circuits se composant d'une part, d'un premier circuit pneumatique 32 à deux branches 33a et 33b de basse et de haute pression comportant chacune d'un détendeur 34, 35 shunté par un clapet 36, 37 et se réunissant à travers un sélecteur de pression 41 et, d'autre part, d'un deuxième circuit pneumatique 43. 3) Marteau-pilon selon la revendication 2 caractérisé en ce que d'une part, la branche basse pression 33a se trouve reliée directement à une des voies d'une électrovanne de descente lente 39 et en ce que d'autre part, la branche haute pression 33b se raccorde en série aux voies identiques d'une électrovanne de freinage 38 et de l'électrovanne de descente lente puis à une source de haute pression 40 et en ce que le deuxième circuit pneumatique 43 se raccorde à la deuxième voie de l'électrovanne 38. 4) Marteau-pilon selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'armoire électronique 44 comporte un programmateur à matrice, à programme modifiable extérieurement relié à travers des circuits d'interface 47 et 49 des circuits logiques, des mémoires, un compteur, deux montages monocoup et un décodeur 51, 52, 53, 57, 68, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65 selon la figure 4 à des circuits de descente lente 54, de descente 55 et de montée 56 commandant les électrovannes 35 et 36 et une électrovanne d'application du galet entraîneur dna courroie. 5) Le marteau-pilon selon les revendications 1 et 4 caractérise en que le contacteur plus bas 21 est le contacteur d'inversion de masse qui se trouve relié au programmateur, d'une part, à travers un circuit adaptateur de logique 50, une mémoire 59, un montage monocoup 60, le circuit logique 61, le compteur 62, le décodeur 63 et, d'autre part, au circuit de montée 56, à travers un circuit logique 58. 6) Marteau-pilon selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que le contact 28 est un contact de sécurité tante relie à travers son adaptateur de logique 50 au circuit de descente lente 54 et au circuit de montée. 7) Marteau-pilon selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que les circuits de descente lente, de descente et de montée comportent une même structure de base composée en série d'une mémoire 71 à une ou plusieurs en trées logiques et à plusieurs sorties, d'un amplificateur statique 72 et d'une bobine d'excitation d'une électrovanne73.