Brevet FR2377855A1 — publié le 19780818

La présente invention concerne un dispositif pour la fabrication de pièces découpées,- embouties et formées à partir de bandes de métal que lton déroule, ainsi que le procédé mis en oeuvre par l'utilisation de ce dispositif. De telles presses utilisées pour emboutir et découper les métaux en feuille sont (travail par déformation) connues depuis longtemps et employées dans de nombreuses industries. Ces presses ont des caractéristiques très diverses. Les plus répandues sont les presses mécaniques à vilebrequin. Nous trouvons également sur le marché des presses dont le coulisseau porte-outils est commandé par vérin hydraulique. Les courses, sur les presses à vilebrequin, sont fixes ou variables. Ces machines permettent des travaux au coup à coup (travail à la main) ou bien le montage des outils automatiques dits "à suivre". Ces outils à suivre donnent la possibilité de fabriquer automatiquement des pièces complexes de formes très diverses en partant de métal en rouleaux qui se montent sur un dévidoir. La bande de métal se trouve introduite dans l'outil à suivre au moyen d'une avance-bande qui peut être de conception pneumatique ou mécanique. Le réglage de ltavance-bande précitée définit un pas. Au fur et à mesure de l'avance de la bande de métal pas à pas, la presse fait un cycle de 3600 à chaque opération dont le nombre est prévudès l'étude de l'outil. La bande de métal étant plus large que les pièces à obtenir, il en résulte que les articles restent solidaires de ladite bande de métal jusqu'à la phase finale des opérations. Le dernier poste de l'outil détache la pièce terminée par cisaillement. Afin de bien positionner la bande de métal pas à pas, il faut poinçonner des trous qui stembottent avec précision sur les broches pilotes. Ce procédé est très répandu pour des fabrications de pièces en grande série. Les outils à suivre demandent une grande précision. Ces outillages à suivre présentent de nombreux inconvénients et ne permettent pas de fabriquer des pièces de dimension importante et de forme compliquée. En effet, pour fabriquer de telles pièces, il faudrait mettre au point des outils de longueur considérable et donc irréalisables. De plus, la fabrication de tels outils est toujours très complexe, ce qui fait que leur mise au point est extrêmement onéreuse, et demande une main-d'oeuvre hautement qualifiée. Le poids de ces outillages à suivre peut parfois atteindre des sommets importants (plusieurs tonnes); ce qui fait que leur mise au point oblige les outilleurs à effectuer de pénibles manutentions pour chaque essai sur presse. Pour les mêmes raisons, le réaffûtage et l'entretien de cet outillage sont toujours également compliqués. A titre d'exemple, on peut mentionner que le réaffûtage des matrices de coupe oblige à recaler celles-ci avec des clinquants pour les remettre à la hauteur initiale prévue par rapport aux matrices d'estampage et de formage, ces organes étant solidaires et dépendants du réglage prévu à llétude. En outre, en cas de détérioration d'un pilote ou d'un poinçon dont la valeur est parfois insignifiante, la production peut se trouver stoppée pendant un temps très long. Un autre inconvénient de cet outillage réside dans le fait que, malgré toutes les études qui peuvent être faites quant à la répartition des efforts sur toute la longueur de l'outil, il est extrêmement difficile d'équilibrer les contraintes de façon idéale. Il s'ensuit que, dans bien des cas, les coulisseaux de presse travaillent en porte-a-faux, ce qui entrasse une usure rapide des glissières, et parfois un échauffement anormal. En outre, il n'est pas possible d'intégrer, dans ces outils, des organes qui permettent le taraudage, ce qui nécessite de reprendre les pièces une fois produites pour effectuer ces taraudages. De ce qui précède, on peut conclure que le rendement des outils à suivre n'est acceptable que dans le cas de pièces de petite dimension, mais chute très rapidement dans le cas de production de pièces importantes. De plus, les presses à vilebrequin sur lesquelles se montent les outils à suivre présentent, elles-aussi, de nombreux inconvénients. Notamment, le réglage de la course est très délicat, étant donné que les matrices de formage et d'estampage doivent travailler à fond pour obtenir un travail de qualité. Les tolérances en épaisseur des métaux pouvant varier de plusieurs dixièmes de millimètre, il en résulte parfois des efforts dépassant la capacité de la presse ou, dans le cas d'une tolérance minimale du métal, une malformation des pièces. Pour les raisons développées ci-dessus, il arrive fréquemment que des organes de sécurité des presses soient détruits, ce qui est le moindre mal, étant donné que ces organes se remplacent facilement, mais il arrive aussi que le bâti de presse soit cassé, principalement sur les presses à col de cygne. En outre, il se produit parfois que la presse cale au point bas, par suite d'un effort dû à une surépaisseur importante du métal, ce qui oblige, en dernier ressort, à couper la bielle au chalumeau découpeur La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif pour la fabrication de pièces découpées embouties et formées à partir de bandes de métal que l'on déroule, se composant d'une presse comportant plusieurs postes de travail, caractériséeen ce que les postes de travail sont séparés et indépendants, le dispositif comportant des moyens annexes permettant de réaliser le transfert des pièces d'un poste à l'autre ainsi que leur positionnement. Les différents postes de travail peuvent être disposés de différentes façons, par exemple, en cercle, en ligne, ou sur deux ou plusieurs lignes. Dans tous les cas, le premier poste de travail se trouve alimenté par dévidoir et avance-bande, de la même façon que sur les presses traditionnelles. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens annexes permettant de réaliser le transfert des pièces d'un poste à l'autre ainsi que leur positionnement sont des bras articulés qui sont au nombre égal à celui des postes de travail et sont animés d'un mouvement alterné. Ce dispositif permet notamment de retourner les pièces entre deux postes de travail ou d'effectuer un travail par choc sur un ou plusieurs points. Dans ce cas, les vérins soulèvent une masse qui est libérée au point haut pour exécuter un travail de frappe (mouton). Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comporte des leviers de marche-arrêt et d'inversion individuels, chaque levier individuel correspondant au poste de travail afin de pouvoir commander le fonctionnement de chaque poste de travail dans les opérations de réglage, de mise au point et de fabrication. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comporte un levier de marche-arrêt qui commande l'ensemble des organes de la machine. Il est également possible de remplacer, sur un ou plusieurs postes, les outils traditionnels à découper ou emboutir par des appareils à tarauder, possibilité qui était absolument exclue dans le cas des outils à suivre, qui nécessitaient de reprendre les pièces en fin de cycle pour effectuer des taraudages. De plus, un ou plusieurs postes peuvent être équipés de calibres de contrôle qui stoppent la machine en cas de pièces hors tolérance. L'invention concerne aussi un procédé mis en oeuvre par l'utilisation du dispositif caractérisé en ce que l'on transfère les pièces d'un poste à l'autre au moyen de bras articulés. Etant donné que l'on décompose le travail en postes multiples, le dispositif selon l'invention peut permettre de fabriquer des outillages de dimensions réduites. De plus, étant donné que chaque outil est broché en position, il peut être facilement démonté et remonté; il s'ensuit donc un gain de temps considérable pour la mise au point et les réparations éventuelles. Les vérins à longue course permettent d'exécuter des emboutis profonds en transfert. De plus, il est important de signaler qu'il n'est pas utile d'égaliser les hauteurs des matrices de découpage, d'estampage et de cambrage et donc il n'est pas nécessaire de procéder à des calages dans le cas de réaffutage des matrices de découpage. Avec ce dispositif, il n'existe plus de possibilité de blocage et ce quelles que soient les tolérances d'épaisseur du métal. Chaque opération de formage étant exécutée de façon indépendante, il s'ensuit une qualité de travail impossible à obtenir avec des outils à suivre, tels qu'ils sont conçus actuellement. Le dispositif qui fait l'objet de la présente invention sera décrit#plus en détail dans les dessins annexés, dans lesquels : - La figure 1 est une vue de côté du dispositif qui fait l'objet de la présente demande, dans laquelle les différents postes de travail sont disposés en ligne; --La figure la représente, en vue de dessus, le dispositif représenté sur la figure 19 - La figure 2 représente une variante du dispositif selon la présente invention, variante dans laquelle les différents postes de travail sont situés selon un cercle - La figure 3 représente un dispositif similaire, dans lequel les différents postes de travail sont disposés sur des lignes;; - Les figures 4a et 4b et 4c sont respectivement des vues de face, de côté et de dessus d'une pièce pouvant être fabriquée par le dispositif qui fait'l'objet de la demande; - La figure 5 est un schéma des différentes étapes de fabrication de cette pièce, sur lesquelles les différents postes de travail sont situés sur deux lignes jumelées. Selon les figures 1 et la, le dispositif qui fait l'objet de l'invention et permet la fabrication de pièces découpées embouties formées a' partir de bandes de métal que l'on déroule, se compose d'une presse dont les-différents postes de travail référencés a, b, c, d, e, f, g, h, sont séparés et indépendants. Les figures représentent des presses à huit postes de travail; il est bien évident que ce nombre de postes de travail pourrait être inférieur ou supérieur sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Ce dispositif se compose d'un bâti de presse A, de coulisseaux B, commandés par des vérins hydrauliques C et de différents outils E. Les pièces sont automatiquement transférées d'un poste de travail à un autre au moyen de bras articulés réglables D. Dans tous les cas, le premier poste de travail a se trouve alimenté par dévidoir et avance-bande de la même façon que sur les presses traditionnelles. Selon la figure 2, les différents postes de travail a, b, c, d, e, f, #, h sont disposés sur un même cercle. A titre d'exemple, si l'on considère que le rayon r du cercle sur lequel sont situés les différents postes de travail est égal à 0,75 m dans l'axe des coulisseaux B, la longueur totale d'outillage est égale à 4,71 m. Un outillage à suivre traditionnel de cette longueur pèserait entre 3 et 4 tonnes et ne pourrait être fabriqué que par des entreprises supérieurement outillées, tandis que sur le dispositif représenté sur la figure 2 chaque outil ne mesurera que 500 à 600 mm de longueur pour un poids compris entre 150 et 300 kg. Si l'on prend l'exemple d'un dispositif à huit postes, dont les vérins hydrauliques C développent chacun une puissance de 60 tonnes, l'effort total est égal à 480 tonnes.Sur une machine traditionnelle, mécanique ou hydraulique, cette puissance nécessite des organes très largement dimensionnés et d'un poids considérable. Au contraire, sur le dispositif qui fait l'objet de la présente invention, il est possible de faire travailler les vérins par unité en tenant compte que l'effort de ceux-ci n'est effectif à fond de course que sur un parcours très faible. Le réglage hydraulique sera donc prévu avec un léger décalage par unité. En conséquence, lorsque le poste a aura exécuté l'opération prévue, le poste b ne produira son effort qu'après une légère remontée du poste a et ainsi de suite pour tous les postes. Il s'ensuit donc que la construction de la presse se trouvera très légère et donc économique. Une opération nécessite une puissance supérieure, il est possible de prévoir un outillage s'adaptant sur deux vérins C afin d'obtenir une puissance double. Toutes les parties du dispositif qui fait l'objet de la présente invention, telles que les organes hydrauliques, les bras transporteurs de positionnement des pièces entre chaque poste, les dévidoirs et les avance-bandes,sont celles qui sont actuellement disponibles dans le commerce, et ne sont, pour cette raison, pas décrits en détail ici. Selon la figure 3, les différents postes de travail a, b, c, d, e, f, q, h sont disposés selon deux lignes placées cote à côte. Le fonctionnement de ce dispositif qui fait l'objet de l'invention sera décrit ci-dessous, en prenant pour exemple, la fabrication d'une chappe en acier, par exemple, d'épaisseur 3,5 mm, telle que celle qui est représentée sur les figures 4a, 4b et 4c. Cette pièce comporte, sur son fond, deux trous simples 1 et 2, ainsi que deux trous taraudés 3 et 4 et deux profils 5 et 5'. En outre, les deux côtés 6 et 6' repliés présentent des trous disposés face à face 7 et 7'. Selon la figure 5, la pièce représentée sur les figures 4a à 4c est fabriquée sur un dispositif selon l'invention, à partir d'une bande de métal qui se trouve déroulée au moyen d'un dévidoir, est tout d'abord redressée dans un redresseur 9, puis est introduite dans le dispositif au moyen d'une avance-bande 10 qui peut être de constitution pneumatique ou mécanique et est similaire à ceux qui sont utilisés dans les outils à suivre classiques, pour alimenter de façon classique le premier poste a du dispositif. Sur la figure 5, la machine est représentée en plan. La semelle A est dépouillée de toute sa superstructure supportant les coulisseaux B sur lesquels sont montées les parties mobiles des outils ainsi que'les vérins hydrauliques. Cette vue laissé appa raire huit emplacements d'outils séparés, ainsi que les organes de transport D qui assurent le dégagement, la translation et le positionnement de la pièce au poste suivant afin d'effectuer les opérations successives, cette manoeuvre étant effectuée au moment où les coulisseaux B se trouvent au point haut. Lorsque le poste a est alimenté en métal à l'aide du dévidoir 8 et de l'avance-bande Iq, l'opérateur donne tordre d'information de départ du cycle à l'aide de leviers marchearrêt, inversion qui ne sont pas représentés. Chaque poste de travail a à h comporte un levier marche-arrêt-inversion individuel, permettant de commander le fonctionnement de chaque vérin C séparément pendant les opérations de réglage de mise au point et de fabrication. Lorsque l'opérateur a réglé séparément tous ces postes de travail, étant entendu qu'il a à ce moment transféré la pièce à obtenir manuellement d'un poste à l'autre, cet opérateur procède au réglage des organes de préhension et de positionnement des pièces 2, ces organes étant d'un nombre égal à celui des postes de travail. A ce stade, l'opérateur procède à la mise en route de la fabrication à l'aide d'un levier marche-arrêt général, représenté, qui commande l'ensemble des organes de la machine. Ainsi, il est possible de régler à volonté la vitesse, la course, ainsi que la puissance des vérins C, ces différents réglages pouvant se faire séparément sur chaque vérin. Le transfert des pièces d'un poste de travail à un autre se fait de la manière suivante : si l'on prend comme exemple le transfert entre les postes a''et etb, ce transfert est effectué de la façon suivante. Pendant le travail des outils au point bas, le preneur D est positionné en attente entre les postes a et b dans la position représentée sur la figure 5. Puis, lorsque les outils remontent au point haut, simultanément, le preneur D se déplace selon la flèche i pour venir prendre la pièce au poste a, la transporter au poste b en se déplaçant selon la flèche a opposée à la flèche i, et revenir à sa position d'attente entre a et b. Cette manoeuvre est similaire pour tous les postes. Les organes de préhension des pièces D peuvent être prévus par ventouse multicellulaire ou par électrosaimant. Selon la figure 5, sur le poste a on effectue tout d'abord la coupe de l'ébauche à la longueur désirée, la mise à la largeur désirée, et 1 t on poinçonne les deux trous 1 et 2. Au poste b, on effectue le formage des deux profils 5 et 5', ainsi qu'un planage simultané, ces opérations étant obtenues par frappe. Au poste c, la pièce est mise à la longueur désirée, par coupe des deux extrémités et l'on effectue également le poin çonnage des deux trous 3 et 4 qui seront taraudés ultérieurement. Le poste d effectue le pliage à angle droit des deux côtés 6 et 6'. Au poste e, on effectue le poinçonnage des deux trous 7 et 7' situés sur les côtés 6 et-6'. Le poste f permet d'effectuer le taraudage 3 et le poste p celui du trou 4. Au poste h on effectue la finition des trous 7 et 7', la précision recherchée étant obtenue par brochage. -Si l'on concevait la fabrication de cette pièce sur une presse traditionnelle, soit à vilebrequin, soit hydraulique, il faudrait envisager la fabrication d'un outil à suivre, de dimension et de poids très importants. En outre, la pièce ne sortirait pas terminée par un outil, puisqu'il faudrait envisager également les opérations de reprises suivantes Un pliage, deux taraudages, une opération de brochage, enfin les deux trous sur les ailes 7 qui ne peuvent être positionnées par rapport au fond de la chape avec une précision de + O,. Il faut également noter que l'opération de profilage et de planage sera moins précise que par le procédé de frappe prévu au poste b sur le dispositif qui fait l'objet de l'invention. En effet, à ce poste b, le vérin C libère au point haut une masse dont le poids peut être variable suivant l'importance de la pièce à frapper ou profiler. Bien entendu, l'invention n1 est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres odes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de 11 invention. REVENDICATIONS 10) Dispositif pour la fabrication de pièces découpées, embouties et formées à partir de bandes de métal que l'on déroule, se composant d'une presse comportant plusieurs postes de travail, caractérisé en ce que les postes de travail sont séparés et indépendants, le dispositif comportant des moyens annexes permettant dearéaliser le transfert des pièces d'un poste à l'autre ainsi que leur positionnement. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractdrisé en ce que les moyens annexes permettant de réaliser le transfert des pièces d'un poste à l'autre ainsi que leur positionnement sont des bras articulés qui sont au nombre égal à celui des postes de travail et sont animes d'un mouvement alterné. 30) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les différents postes de travail sont disposés en cercle et en ce que les bras articulés se déplacent sur un cercle. 40) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les différents postes de travail sont situés en ligne, et en ce que les bras articulés sont animés d'un mouvement linéaire. 50) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les différents postes sont situés sur deux ou plusieurs lignes. 60) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier poste de travail est alimenté par un dévidoir et un dispositif d'avance-bande. 70) Dispositif selon lune quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des leviers de marche-arrêt et d'inversion individuels, chaque levier individuel correspondant à un poste de travail, afin de pouvoir commander le fonctionnement de chaque poste de travail dans les opérations de réglage, de mise au point et de fabrication. 80) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qutil comporte un levier de marchearrêt qui commande ltensemble des organes de la machine. 90) Procédé mis en oeuvre par l'utilisation du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, carac térisé en ce que lton transfère les pièces d'un poste à l'autre au moyen de bras articulés.