Brevet FR2260412A1 — publié le 19750905

La présente invention concerne une cisaille volante et sa commande pour la coupe de matieres prsmières en longueur pre'dô- terminées, par exemple les bandes métalliques et profilés, pendant que ces matières avancent à un régime uniforme et, ells a plus particnfièrement trait à une cisaille volante ayant une reproductibilité très précise. L'invention se rapporte aux cisailles volantes dans lesquelles des lames supérieure et inférieure, supportées par des porte-lames respectifs reliés par des guides verticaux, formant un ensemble dénoyé ci-après "le chariot11, se déplaçant dans le sens rectiligne en synchronise avec la bande à couper juste avant et pendant la coupe. Les exigences actuelles imposent qu'une cisaille de ce genre puisse couper des bandes avançant à vitesse élevée, et en une variété infinie de longueurs tout en maintenant les longueurs découpées à une tolérence extrêmement faible drune part, et d'autre part, que le temps de réglage, occasionné par le changement de cadence ou de longueurs à découper, soit aussi réduit que possible. La plus part de cisailles volantes connues ne sont pas capables de répondre à ces conditions, tout au moins pour une ga e étendue de vitesses et dfépaisseurs de bande à couper, et ceci parce qutil leur été impossible, par leur conception marne, de développer 1 t énergie nécessaire pour contrôler le mouvement longitudinal du chariot porte-lames dont la masse ainsi que l'inertie des organes de sa commande, sont les facteurs déterminants en ce qui concerne la précision des longueurs découpées et la cadence de cisaillage. Dans des dispositifs connus de ce genre, le mouvement de coupe est provoqué par l'accouplement d'un volant d'inertie sur le vilebrequin au moyen d'un embrayage avec débrayage sinnil- tané d'un frein qui arrête le vilebrequin après chaque coupe. Par l'intermédiaire de bielles et de colonnes, le vilebrequin coopère avec un plateau mobile qui agit sur le porte-lame supérieur du chariot l'entraînant dans un mouvement de descente et de montée. Le déplacement à va-et-vient du chariot porte-lames est effectué au moyen d'un dispositif en cages disposé en amont de la cisaille, comportant un tambour formant came de forme héli cordiale portant un premier arbre entrainé par un motoréducteur par l'entremise d'un embrayage, et, un second arbre entraîné par un autre moyen moteur dans le sens opposé du premier arbre les deux arbres sont liés lun à l'autre par un second embrayage. Lorsqu1on embraye le second embrayage, le premier étant débrayé, on obtient la rotation de la came qui, par l'intermédiaire d'un galet porté par une barre guidée dans le sens longitudinale par une série de rouleaux, provoque 1'avance du chariot.Après l'opération de coupe, le premier embrayage entre en action, le deuxième étant débrayé, renverse la rotation du tambour et effectue le retour du chariot. En outre, un frein, agissant directement sur le tambour de la came, maintient le chariot dans sa position de départ en attente du cycle de cisaillage suivant. Le dispositif d'entrainement du chariot et la cisaille sont portés par une embase de façon à former un ensemble. De telles cisailles volantes sont de construction compliquée, ce qui les rend couteuses, et cela en grande partie à cause du dispositif d'entraînement du chariot porte-lames. Le démarrage et le freinage dune telle multiplicité d'organes, d'interie et de masse importante, influencent défavorablement la longueur de la course du chariot du fait que les zones d'accélération et de décélération se trouvent augmentées. En outre, un accroissement de la course entraîne parallélement un accroisse- ment de masses des organes de guidage du chariot et de c9 fait augmente le poids de la machine, ainsi que les dimensions horstout auxquelles s'ajoute l'encombrement du dispositif d'entrainement du chariot.Ceci s'avère peu rentable, en particulier dans le cas d'une cisaille volante destinée à couper des bandes épaisses dont l'effort de cisaillage dépasse plusieurs dizaines de tonnes. Un autre mais non le moindre des inconvénients majeurs que présente la cisaille de ce genre, consiste dans le fait que la barre d'entraînement, disposée en amont du chariot et attachée à celui-ci de façon rigide, est maintenue et guidée dans les deux plans par des glissières ou des rouleaux logés dans une cage nécéssitant des usinages très précis et compliqués. Une telle conception de maintient et de guidage entraine ltusinage, également précis de la barre tout au moins sur la longueur correspondant à la course du chariot.De plus, étant donné que la barre, guidée par des rouleaux ou glissières, est attachée au chariot de façon rigide et que le chariot lui-même est guidé au moyens des galets. de roulement et des rails, le système de guidage de l'ensemble présente de sérieuses difficultés de réalisation, et ceci par le fait que les deux moyens de guidage ne sont ni de mere nature, ni situés dans des mêmes plans. Ce mode de réalisation est complexe et conduit inévitablement au prix de revient excessivement élevé de la machine. Or, la présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de réaliser une cisaille volante et sa coasande & contrôle électronique d'une conception originale et rationnelle; et elle vise, surtout, de rendre la machine de ce genre telle qu'elle répond mieux que jusqu'à ce jour aux divers désidérata de la pratique. Elle a pour objet de réaliser une cisaille volante de ligne très compacte et de 1 'encombrement réduit comprenant des moyens simples pour couper les matieres en bande à grande vitesse et en une variété infinie de longueurs, sans qu'il soit nécessaire d'arrêter l'installation pour réglera durée du cycle de cisaillage en fonction de la longueur à couper. Elle a également pour objet de fournir une cisaille volante qui soit parfaitement rentable sur le double plan de la construction et de l'exploitation, et dans laquelle le chariot est décéléré et freiné par des verins hydrauliques, reliés à un système d'asservissement oléo-pneumatique, permettant de réduire la course du chariot et, par conséquent, à augmenter la cadence de cisaillage, ainsi que b rendement de la production. Elle a en outre pour objet de fournir une cisaille volante et qui présente une construction simplifiée,dans laquelle le chariot est entraîné par des crémaillères rapportées en dessous et sur toute la longueur du porte lames inférieur, de façon à faire partie intégral de celui-ci.Grâce à cette disposition, l'arbre de commande, portant des pignons des crémaillères et un seul embrayage, est supporté par des paliers de conception courante, fixés directement sur le dessus du bâti de la machine et en-dessous du chariot Un tel agencement du mécanisme d'entrainement du chariot offre des avantages indiscutables par rapport aux réalisations antérieures, du fait qu'il élimine la multiplicité d'organes mécaniques et de faces usinées, et qu'il permet l'emplacement dudit mécanisme dans l'encembrement du bâti de la machine, diminuant ainsi le poids de l'ensembre et les dimensions hors-tout. Elle a enfin pour objet de fournir un dispositif de commande de cisaille volante, comprenant un générateur angulaire d'impulsions, une unité d'affichage et de décomptage et un codeur angulaire de contrôle du cycle de cisaillage, pour mesureur avec précision la longueur de la matière à couper et pour déclencher le cycle de cisaillage en fonction de l'information donnée par l'unité d'affichage et de décomptage ; le dispositif permet, en marche continu de l'installations soit de varier infiniment des longueurs à couper, soit de varier la vitesse de passe de la bande Les caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres particularités de la présente invention, apparatteront plus clairement dans la description détaillée qui suit en se référant aux dessins annexés, dans lesquels La figure 1 est une vue latérale en coupe, suivant appro ximativement le plap 4-4 de la figure 2, d'une cisaille volante faisant l'objet de la présente invention La figure 2 est une vue de face, avec arrachements et coupes partielles de la machine représentée sur la figure 1 La figure 3 est un schéma d'une installation de commande et de contrôle de cisaille volante répondant à la conception de la présente invention. Les figures 1 et 2 représentent une cisaille volante qui a pour fonction de découper, en longueux prédéterminées, une ma tière en bande 5 pendant son avance continu. L'installation de co-ande et de contrôle automatique de la cisaille, représentée schématiquement sur la figure 3, permet de donner aux pinces découpées successives des longueurs extr8- mement uniformes, c'est à dire avec une tolérance serrée entre les pièces découpées successives. Le bâti 6 de la machine comporte à sa partie inférieure un vilebrequin 7 qui est monté de façon rotative dans des paliers désignés respectivement par 8, 9 et 10. Par l'intermédiaire de bielles 11, brochées par des axes 12 aux entretoises 13, et de colonnes 14 guidées par des guides verticaux 15, le volebrequin 7 coopère avec le plateau mobile 16 et l'entraîne dans un mouvement de descente et de montée. Les porte-lames supérieurs 17 et inférieur 18, unis par des colonnes 19, fixées rigidement au porte-lame inférieur et coulissant dans des bagues 20 montées sur le porte-lame supérieur, forment un ensemble dénommé ci-après le chariot porte-lames 21.Les porte-lames supérieur et inférieur, 17 et 18, sont munis d'une série de galets de roulement 22 et 23 prenant appui sur des rails correspondants 24 et 25, fixés endessous du plateau mobile 16 et sur le dessus du bâti 6 de façon à constituer le chemin de roulement du chariot. Les galets 26, portés par des axes excentrés 27 montés sur le porte-lame 18, prennent appui sur des rails inférieurs 25 et assurent le maintien latéral de lsensembre de chariot porte-lames. Lorsque le plateau mobile 16 est animé d'un mouvement descendant, le chariot se déplaçant en synchronisme avec la ma- tolère à couper, la lame 28 vient à la rencontre d'une contre-lame 29, afin de cisailler la matière en bande 5 interposée entre ces dernières. La lame 28 est boulonnée au porte-lame supérieur de manière non réglable tandis que la contre-lame 29, supportée par le porte-lame 18, peut etre rapprochée ou éloignée de la lame 28, au moyen d'une cale 30 et d'une série de vis et de boulons 31 et 31', de façon à permettre toutes possibilités de réglage de jeu entre desdites lames. Le chariot porte-lame 2t, ou plus précîsement le porte-lame 18, est pourvu de crémaillères 36 en prise avec des engrenages 37 clavetés sur l'arbre de commande 38 d'avance du chariot. Les ouvertures prévues sous les rails inférieurs permettent de loger l'arbre de commande 38 au-dessous du chariot et desupporter cet arbre1 en ces deux extrémités, par de simples paliers à roulements , 39 et 40, visés sur le bâti: de la machine entre les guides verticaux 15. L'emplacement des crétnailères, répondant à la présente invention, est realisé de façon à les situer aux bords latéraux du porte-lame inférieur, tout près des paliers portant l'arbre de commande. Ceci conduit à supprimer tout autre organe de guidage et de maintien des crémaillières, en sorte que les frais de réalisation et d'entretien de la cisaille sont notablement réduits. Le chariot est entrainé dans le sens du défilement de la bande 5 par un motoréducteur à vitesse variable 41 dont l'arbre de sortie est accouplé à l'arbre de commande 38 par un embrayage électropneumatique 42. L'arbre de sortie du réducteur 41 est percé axialement pour permettre l'alimentation de 1' embrayage et porte à son extrémité libre un joint rotatif 43 raccordé au réseau pneumatique de la figure 3. Suivant une variante du mode d'entrainement du réducteur 41, il est possible de prévoir un moteur électrique à deux sorties d'arbre, l'une commandant les rouleaux pinceurs 60; qui peuvent être les rouleaux de sortie d'une planeuse, l'autre étant liée, par l'intermédiaire d'une transmission à cardans, à l'arbre d'entrée du réducteur 41. La figure 1 montre une cisaille volante dans laquelle le chariot 21 se trouve dans la position du départ du cycle de cisaillage et appuyé contre les butées fixes 460 Le chariot est maintenu dans cette position par un verin pneumatique de retour 47, convenablement tourilloné et porté par un support 48 ; la tige du verin est attachéeau porte-lame inférieur 18 par l'entremise d'une chape 49. Les verins hydrauliques d'amortissement à simple effet 50, maintenus par des supports 51, disposés en amont de-la cisaille, au-d-essous du chariot et entre les rails inférieurs, de mame que les verins 52, de conception semblable mais disposés en aval de la cisaille, sont pourvus de tiges-portant des embouts visés 53 et rondelles en caoutchouc dur 54. Les tiges des verîns, 50 et 52, sont orientées les unes en faces autres de façon que les butées mobiles 55, portées par le chariot, puissent les rencontrer et provoquer ainsi la décélération et l'amortissement du chariot, et ceci, soit après l'opération de coupe et avant le retour, soit au retour vers sa position de départ.Les verins d'amortissement, 50 et 52, sont alimentés en permanence par un échanger air-huile 56 montré sur le schéma de la figure 3. Lorsque, par exemple, le chariot conce*aécéiération et le freinage, immédiatement après l'opération de cisaillage st avant le retour, les pistons des verîns 52 repoussent l'huile vers un limiteur de débit 57 qui par l'intéraédiaire d'un acc ulateur 58t convenablement prégonflé, maintient la pression d'huile sensiblement constante Jusqu'à la vitesse zéro du chariot. Au retour, le chariot est rappelé par un verin pneumatique 47 ; les verins d'amortissement 50 fonctionnent d'une façon analogue aux verins 52. Grâce aux verins d'amortissement 52 et à leur asservissement oléopneumatique dont le réglage demeure inchangé pour toutes vitesses variables de la cisaille volante, il est à remarquer que non seulement la course du chariot devient nettement plus courte, ce qui permet d'augmenter de façon appréciable le rendement dela cisaille, mais également le diamètre du verin de retour est réduit. Un volant d'inertie 32, monté rotatif sur une extrémité du vilebrequin 7, portant un embrayage électro-pneumatique dont le plateau mené 35' est clavetés le vilebrequin, tourne de façon continu entraîné par un moteur électrique 33 et par 1'entremise des courroies trapézoidales 34. L'embrayage 35 peut être tout à fait classique et ne demande pas de description complémentaire ; l'embrayage et le débrayage s'obtiennent par admission ou échap pement dtair comprimé par un joint rotatif 44. L'autre extrémité du vilebrequin est équipée d'un frein éléctro-pneumatique 45 qui a pour rale d'arrêter ledit vilebrequin au point mort haut après chaque coupe. Avant de donner une description détaillée de fonctionne ment de la cisaille volante en se référant plus particulierement au schéma de la figure 3 montrant l'installation de commande et de contrôle automatique de la machine, il convient de préciser qu'avant le débit du cycle de cisaillage, le frein 45 du vilebrequin est posé tandis que l'embrayage 35 est débrayé, l'embrayage 4a de la- commande d'avance du chariot est débrayé, et, le verin de retour 47 est sous pression maintenant le chariot dans sa position de départ. L'ensemble du réseau pneumatique, pourvu de régulateurs de pression avec manomètres 69 et d'un limiteur de débit 70, est alimenté à partir dlun réservoir 68 qui a pour rôle de diminuer les pulsations éventuelles d'air comprimé provoquées dans la canalisation principale 70 par l'utilisation des autres appareillages pneumatiques. Un générateur angulaire d'impulsions 59, lié aux rouleaux dlentrainement 60' de la bande 5, délivre un nombre d'impulsions proportionnel au nombre de tours des rouleaux et à leur développement. Les impulsions issues de générateur sont prises en compte par une unité d'affichage de la longueur à couper et de décomp- tage 60. Le nombre d'implusions -délivré par le générateur est décompté de la valeur affichée dont le passage par zéro éclanche le débit de cycle de cisaillage.Ceci se traduit par envoi des signaux électriques simultanément aux solénoSdes des distributeurs 61, 62, 63 et 64, qui provoquent respectivement l'enlèvement du frein 452 la pose de l'embrayage 35 du vilebrequin, la pose de l'embrayage 42 d'avance du chariot porte-lames, et la décompression du verin de retour 47. Ainsi le chariot, commandé par le motoréducteur 41 et par l'entremise de l'embrayage 42, démarre et se déplace dans le sens du défilement de la bande en me temps que le vilebrequin effectue un tour complet, sous l'action de ltembra- yage 35 accouplé au volant d'inertie, entrainant le plateau 16 en descente, puis en montée jusqu'à la position point mort haut. En conséquence, les lames 28 et 29 sont animes au moment de la coupe d'un mouvement de cisaillement et d'un mouvement conjugué d'accompagnement de la Matière à découper. La lame supérieur re 28 descend et se met en position pour couper la matière au cours du premier demi-tour que le vilebrequin fait dans le sens horaire à partir de la position début du cycles puis dans le second demi-tour du vilebrequin, la lame 28 remonte sensiblement en méme temps que le chariot rencontre les verins d'amortissement 52 après quoi, le chariot revient vers sa position du départ rappelé par le verin de retour 47 dont 11 instant de mise en fonction sera précisé plus loin. Lorsque l'ordre de coupe est donné, un codeur angulaire 65 de contrôle du cycle de cisaillage, comportant trois disques tous réglables angulairement les uns par rapport aux autres et équipé chacun d'un bloc optoélectronique à émetteur infrarouge, tourne avec le vilebrequin, lié à celui-ci par l'intermédiaire d'un axe 66 et d'un accouplement à soufflet 67. En fonction de la cadence maxiia de coupe à laquelle la cisaille volante sera soumise1 les disques et les blocs optoélectroniquos du codeur peuvent être remplacés par de simples cames et fins de course. Les disques du codeur angulaire 65, orientés de manière à établir des signaux en vue de contrôler la succession de mouvement d. différents élements de la cisaille volante, n'entrent en action que lorsque le vilebrequin ait passé par le point mort bas et en gendré le second demi-tour, c'est à dire lorsque la tôle a été découpée. A 120* environ avant le point mort haut du vilebrequin, le premier disque du codeur 65 établi un signal électrique qui agit simultanément sur les solénoïdes des distributeurs 63 et 64, et qui à leur tour commandent le débrayage de l'embrayage 42 d'a- vance du chariot et la mise sous pression du verin de retour i7 le chariot étant presque en fin de sa course où un laps de temps plus tard il sera amorti par des verins d'amortissement 52.De même, le deuxième et le troisième disque établissent successivement chacun, un signal l'un à 90 , l'autre à 60 avant le point mort haut du vilebrequin, agissant respectivement sur les solénoïdes des distributeurs 62 et 61 qui commandent le débrayage de l'embrayage 35 et la mise du frein 45. Pendant ce temps le chariot porte-lames revient vers sa position du départ, rencontre les verins d'amor- tassement 50 qui le freinent, après quoi, il prend appui contre les butées fixes 46 et demeure immobile maintenu par le verin de retour jusqu'au cycle suivant. Ainsi donc, chaque cycle de cisaillage implique un seul mouvement d'aller et retour du chariot porte-lames et un seul mouvement de descente et de montée du plateau mobile. La cisaille volante, obJet de l'invention, est utilisée sur des channes de fabrication pour découper rapidement et économiquement des pièces métalliques, telles que des bandes, profilés et barres, en longueurs prédéterminées et uniformes pendant que ces produits avancent à une vitesse donnée, et tout particulièretent lorsque l'on a à découper les matières de forte section transversale en longueurs très précises se déplaçant à grande vitesse. Grâce à son prix de revient relativement peu élevé, ainsi qu'à sa conrmande autonome, cette cisaille volante peut Autre aisément incorporéedans une ligne de cisailla go existante pour augmenter le rendement de l'installation, notamment si celle-ci comportait une cisaille du type guillotine. - REVENDICATIONS 1 - Cisaille volante destinée pour la coupe de matière en bande, alimentée en continu, caractérisée par le fait qu'elle comporte un chariot porte-lames constitué d'un porte-lame supérieur et d'un portealame inférieur, liés par des colonnes de guidage, dont les lames sont animées au moment de la coupe d'un mouvement de cisaillement et d'un mouvement conjugué d'accompa guement de la matière à découper ; un bâti fixe et un plateau mobile entre lesquels le chariot est guidé dans son déplacement longitudinal, le guidage étant obtenu par des rails, en forme de C, fixés au-dessous du plateau mobile et au-dessus du bâti fixe, offrant des faces d'appuis et de contreappuis aux galets de roulement portés respectivement par les portes-lames supérieur et inférieur ; des moyens provoquant lesdits mouvements d. cisail lement et d'accompagnement de la matière à découper agissant simultanément, lorsque l'ordre de coupe a été donné, sur le plateau mobile et sur le porte-lame inférieur, afin d'abaisser la lame supérieur vers la lame inférieur en vue d'effectuer la coupe et d'assurer le déplacement longitudinal des deux lames en synchronisme avec la matière à découper ; des moyens d'amortisse a et à retour ment et de retour du chariot porte-lame ors que la coupe a été effectuée ; des moyens de régulation automatique des organes de co-ande permettant, en marche continu, soit de varier infiniment des longueurs à couper, soit de varier la vitesse de passe de la bande. 2 - Cisaille volante selon revendication 1, caractérisée par le fait que le mouvement de cisaillement est provoqué par la rotation d'un vilebrequin sur lequel des moyens 'permettent d'agir pour abaisser ou remonter le plateau mobile et de ce fait de rapprocher ou d'éloigner le porte-lame supérieur du porte-lame inférieur ; le vilebrequin coopère avec le plateau mobile par l'intermédiaire de bielles, d'entretoises et de colonnes coulissant dans des guides verticaux assujettis au bâti de la machine. 3 Cisaille volante selon revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens pour donner un mouvement d'accompagnement de là bande au chariot comportent des crémaillères en prise avec des pignons clavetés sur un arbre porté par de simples paliers fixés sur le dessus du bâti de la machine et entre les colonnes de guidage du plateau-mobile, ledit arbre étant entrainé par un moioréducteur-et par l'intermédiaire d'un embrayage les crémaillères sont rapportées directement au-dessous et sur toute la longueur de porte-lame inférieur, de manière à faire partie intégrale de celui-ci et de profiter de son propreguidage, sans que l'on ait à prévoir d'autres dispositifs de guidage de ces crémaillères. 4 - Cisaille volante selon revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens d'amortissement et de retour du chariot comportent des verîns hydrauliques, fixés sur le bâti à l'entrée et à la sortie de la machine, dont les tiges sont équi pées d'embouts caoutchoutés en vue de recevoir les butées portées par le porte-lame inférieur, afin d'amortir la chariot lorsqu'il s'approche vers l'une ou vers l'autre extrsmité de sa course, les verins étant reliés à un système d'asservissement oléopneumatique permettant d'amortir le chariot sous des vitesses et des cadences variables, sans qu'il soit nécessaire de procéder aux réglages de pression et de débit du fluide alimentant lesdits verias ; tua verin pneuiatique dont la tige est attachez en-dessous du porte-lame inférieur pour rappeler le chariot vers sa position du départ et le maintenir immobile contre les butées arrietres du bâti en attente du cycle de cisaillage suivant ; le verin.n'entre en action que lorsque le chariot ait été amortie par des verins hydrauliques. 5 - Cisaille volante selon revendication i, caractérisée par le fait que les moyens de régulation automatique des organes de commande comportent un réseau pneumatique pourvu de distributeurs électropueumatiques, de limiteurs de pression et d'un système d'asservissement oléopneuiatique alimentant les verins d'amortis-- semant ; un dispositif de contrôle du cycle de cisailla go et d'affichage de longueurs à couper. 6 - Cisaille volante selon revendication 2, caractérisée par le fait que le vilebrequin comporte un embrayage1 un volant d'inertie entrainé par un moteur et par l'entremise des courroies trapézoidales, un frein, et un codeur angulaire pourvu de disques et de contacts convenablemeat orientés et portés par un axe accouplé directement au vilebrequin, afin d'asservir, en fonction de 1'angle parcouru par le vilebrequin, tous les organes de commande liés au cycle de cisaillage. 7 - Cisaille volante selon revendication 5 caractérisée par le fait que le système d'asservissement oléopneumatique comporte un échangeur air-huile, des accumulateurs convenablement prégonflés, des limiteurs de débit et des clapets antiretour. 8 - Cisaille volante selon revendication 5, caractérisée par le fait que le dispositif de contrôle du cycle de cisaillage comporte un générateur angulaire d'impulsions entraîné par la matière en bande et qui fourni un nombre défini d'impulsions par unité de longueur ; une unité d'affichage et de décomptage qui fourni un signal d'ordre aux solénoldes des distributeurs comman dant, par admission ou par échappement de l'air comprimé, les embrayages, le frein et le verin de retour1 et, un codeur angulaire pour contrôler la durée du cycle de cisaillage en fonction de l'angle parcouru par le vilebrequin. 9 - Cisaille volante selon revendication 8, caractérisée par le fait que 1'eibrayage-frein du vilebrequin, l'embrayage du chariot porte-lames et la décompression du verin de retour sont commandés simultanément au moment du débit du cycle de cisailla go.