Brevet FR2461579A1 — publié le 19810206

1'7 L'invention concerne en générai les presses méca- niques, et plus particulièrement une commande automatique d'équilibrage destinée à de telles presses. Une presse mécanique est destinée à produire la force permettant de modifier la forme de certains maté- riaux, en général des métaux. Un outillage est monté dans la presse afin de constituer une forme pour la matière à travailler. La; presse mécanique comprend un bâti et un coulisseau qui est généralement monté de manière à pouvoir se déplacer verticalement dans le bâti. L'outillage com- prend une matrice montée sur l'embase du bâti, et un poin- çon fixé au coulisseau. La commande de la presse communique un mouvement vertical au coulisseau et au poinçon. Des contrepoids sont utilisés dans les presses mé- caniques pour équilibrer la masse en mouvement du coulis- seau, du poinçon qui lui est fixé et d'autres organes éga- lement fixés au coulisseau. Une presse convenablement équi- librée s'arrête plus rapidement qu'une presse mal équili- brée et en sollicitant moins le frein. Dans une presse con- venablement équilibrée, les engrenages et les paliers ont une durée de vie plus longue et les réglages du coulisseau sont facilités, car la masse de ce dernier et du poinçon est supportée par la force d'équilibrage. La plupart des dispositifs d'équilibrage des pres- ses mécaniques comportent des cylindres pneumatiques, gé- néralement deux cylindres. Ces derniers sont utilisés avec un grand réservoir d'équilibrage afin d'empêcher l'éléva- tion de pression pendant la course du coulisseau. Un régu- lateur de la pression des cylindres d'équilibrage est géné- ralement utilisé afin que la pression d'équilibrage puisse être réglée en fonction du poids des différents poinçons. Il est évident que pour obtenir un équilibrage convenable, lorsqu'on change l'outillage et qu'un poinçon de poids dif- férent du précédent est fixé au coulisseau de la presse, une nouvelle force d'équilibrage est nécessaire. En général, pour une presse mécanique donnée, les valeurs de réglage convenables de la pression d'air des cylindres d'équilibrage 246 1579 sont affichées sur une plaque fixée au bâti de la presse, en fonction des divers poids des poinçons. Un autre moyen pour déterminer la force convenable d'équilibrage consiste à observer le courant d'alimentation du moteur de commande de la presse et à régler la pression des cylindres d'équili- brage à une valeur correspondant au plus faible courant demandé lorsque la presse fonctionne à vide. Ce procédé n'est pas possible dans certains cas, par exemple sur les presses à deux outillages. Dans les cas o un réglage de pression est extrapolé d'une liste de pressions d'équilibrage correspondant à diffé- rents outillages, il est évident que ce réglage de pression n'est pas exact. L'observation du courant d'alimentation du moteur de commande de la presse ou des procédés analogues présentent le risque d'erreurs subjectives. Un autre problème posé par ces techniques de réglage manuel de la pression d'équilibrage est que cette pression peut ne pas être, en fait, rétablie par l'opérateur de la presse après un change- ment d'outillage. De plus, comme indiqué précédemment, lors- que la presse fonctionne alors qu'elle est mal équilibrée, il peut en résulter une usure supplémentaire des paliers et des engrenages et d'autres effets nuisibles sur le fonc- tionnement de la presse. L'invention concerne donc un dis- positif de réglage automatique d'équilibrage, évitant les mises au point ou réglages demandés à l'opérateur de la presse. Le dispositif de réglage selon l'invention est conçu de manière que la presse ne puisse fonctionner avant l'obtention d'un équilibrage convenable. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: - la figure 1 est une vue schématique de certains des éléments principaux d'une presse mécanique; et - la figure 2 est un schéma du circuit du disposi- tif de réglage d'équilibrage selon l'invention. La figure 1 représente, sous une forme schématique et simplifiée, une presse mécanique dont la partie supérieure 246 1579 est retirée. Cette presse comprend un bâti comportant deux montants 11 et une table 12. Un coulisseau 13 est monté sur le bâti de manière à pouvoir se déplacer verticalement sous l'action d'un moteur de commande (non représenté). Un outillage, comprenant un poinçon 14 et une ma- trice 15, est monté dans la presse afin de modifier la for- me d'une pièce de métal ou de toute autre matière devant être travaillée. Cet outillage peut être retiré de la pres- se et remplacé par d'autres outillages, suivant l'opération de mise en forme à exécuter par la presse. En ce qui concer- ne l'outillage utilisé, le poinçon 14 est fixé au coulisseau 13 et la matrice 15 est montée sur la table 12 de la presse. En cours de fonctionnement, le coulisseau 13 et le poinçon 14 sont entraînés vers le bas de manière que le poinçon 14 arrive à proximité de la matrice 15 pour mettre en forme la matière placée entre eux. Pour équilibrer la masse du coulisseau 13 et du poin- çon 14, deux cylindres pneumatiques 16 sont fixés sur les montants 11 du bâti. Chaque cylindre 16 est associé à une tige 17 entraînée par un piston logé à l'intérieur du cy- lindre 16, et reliée à un bras latéral du coulisseau 13. La pression régnant dans chaque cylindre 16 produit une force d'équilibrage qui est transmise par la tige 17 afin d'équilibrer la masse du coulisseau 13 et du poinçon 14. Comme décrit précédemment, la pression des cylindres d'é- quilibrage doit être réglée afin de produire une force d'équilibrage correspondant à la masse du coulisseau 13'et du poinçon 14 monté sur ce coulisseau. Dans le dispositif à deux cylindres représenté, les deux cylindres 16 produi- sent des forces égales. Selon l'invention, une fiche codée 18 est reliée à la matrice 15 de chaque outillage et porte une indication concernant la masse du poinçon 14 de cet outillage. La fi- che 18 est reliée à la matrice 15 par une chaîne 21. Une prise 19 est convenablement disposée dans un montant 11 du bâti de la presse et, après que l'outillage a été monté dans la presse, la fiche 18 est introduite dans cette prise 19 246 1579 afin de déclencher un réglage automatique d'équilibrage comme décrit ci-après. Pour décoder l'indication portée par la prise 18 et pour régler la pression d'air des cylindres d'équilibrage, on utilise le circuit pneumatique de réglage d'équilibrage montré sur la figure 2. Dans la forme de réalisation re- présentée, la fiche 18 comporte plusieurs broches dispo- sées suivant un code binaire qui est transformé par un con- vertisseur numérique/analogique en un signal analogique utilisé pour régler la pression de l'air dans les cylindres - - 16 d'équilibrage. Dans la forme de réalisation représentée, pour pro- duire une indication numérique binaire de la masse du poin- çon 14 associé à la matrice 15 à laquelle la fiche est re- liée, cette fiche 18 comporte plusieurs broches 23 qui sont introduites dans la prise 19 et qui sont destinées à porter contre plusieurs interrupteurs 24. Les positions dans lesquelles les broches ont été supprimées dans l'exemple de fiche 18 représenté, positions correspondant aux broches représen- tées en traits pointillés sur la figure 2, constituent une représentation binaire de la masse du poinçon 14 qui peut être exprimée,par exemple, en tonnes. Lorsque la fiche 18 est introduite dans la prise 19, ses broches 23 ferment les interrupteurs correspondants 24. Chaque interrupteur 24 ainsi fermé place une entrée du con- vertisseur numérique/analogique 26 à un niveau logique bas. Ces entrées du convertisseur sont normalement maintenues à un niveau logique haut par l'application d'une tension po- sitive V d'alimentation par l'intermédiaire de résistances élévatrices 27. Lorsque la fiche 18 est introduite dans la prise 19, les interrupteurs associés aux positions dépour- vues de broches ne sont pas fermés et les entrées corresr pondantes du convertisseur numérique/analogique restent au niveau logique haut. La disposition des broches montrée sur la figure 2 produit une représentation binaire de la masse d'un poinçon de 25 tonnes (1+8+16). Il est évident qu'une échelle d'unités différente peut être utilisée aux entrées numériques du 246 1579 convertisseur numérique/analogique 26 ou, en variante, qu'un nombre différent d'entrées ou un code numérique dif- férent peut être utilisé. Dans la forme de réalisation re- présentée, le convertisseur numérique/analogique 26 com- porte une entrée 28 de parité qui établit une parité impaire pour le code d'entrée numérique. Dans le cas o le nombre de positions dépourvues de broches, présenté par la fiche 18, est pair, la position de la broche la plus basse parmi les sept positions de broche supérieures re- présentées, doit être dépourvue de broches afin de mainte- nir la parité impaire. La parité du signal numérique d'en- trée peut être vérifiée par des moyens classiques à l'inté- rieur du convertisseur numérique/analogique 26 afin de dé- tecter la réception d'un signal numérique incorrect. L'uti- lisation d'une parité impaire permet une détection commode, en fait, de l'absence d'introduction correcte d'une fiche 18 dans la prise 19, car le nombre de lignes numériques d'entrée restant au niveau logique haut est pair dans le cas o aucune fiche 18 n'est introduite dans la prise 19. Le résultat de la vérification de parité faite par le con- vertisseur numérique/analogique 26 peut être utilisé pour commander un circuit 56 d'autorisation de mise en marche de la presse, afin que cette dernière ne puisse fonctionner dans le cas o la fiche 18 n'a pas été introduite dans la prise 19. Si la parité est convenable, le convertisseur numé- rique/analogique 26produit un signal analogique de tension proportionnel à la valeur du signal numérique d'entrée en code binaire. Cette tension analogique est appliquée à une ligne 29 de sortie et transmise à deux comparateurs 31 et 32 qui comparent le signal analogique de la ligne 29 à des signaux représentatifs de la pression d'air dans les con- duites d'air comprimé reliées aux cylindres 16 d'équilibra- ge, afin de régler la pression des cylindres à une valeur convenant à l'équilibrage du poinçon 14 et du coulisseau 13. Le premier comparateur 31 reçoit, comme premier si- gnal de comparaison, le signal analogique représentatif de 246 1579 la masse du poinçon et il augmente intérieurement ce signal d'une valeur correspondant à la masse du coulisseau 13 et des autres éléments fixés sur ce coulisseau, cette masse restant constante quels que soient les changements de poin- çons. Le comparateur 32 reçoit et augmente, de la même ma- nière, le signal analogique représentant la masse du poin- çon et provenant de la ligne 29. Les seconds signaux de comparaison provenant des deux comparateurs 31 et 32 sont prélevés sur des potentio- mètres reliés à des éléments du circuit d'alimentation en air. Dans le circuit d'alimentation en air, l'air comprimé provenant d'une source d'alimentation est appliqué à une conduite 33 d'entrée et à un régulateur 34 commandé par un moteur. La pression régnant dans la conduite 36 de sortie du régulateur 34 est réglée par ce dernier jusqu'à une va- leur limite supérieure de la pression de la conduite 33 d'alimentation. Une soupape 37 de décharge est montée en sortie du régulateur 34 et se déclenche afin d'éliminer la pression en excès de la conduite. Un manomètre 38 destiné à mesurer la pression de l'air est relié à la conduite 39 d'air comprimé faisant communiquer la soupape 37 avec un réservoir 41 d'équilibrage. Ce dernier est destiné-à empê- cher des élévations de pression dans les cylindres 16 d'é- quilibrage pendant la course de travail du coulisseau 13 et du poinçon 14. Le réservoir 41 d'équilibrage a généra- lement un volume égal à cinq ou six fois le volume des cy- lindres 16. Des conduites d'air 42 et 43 permettent à l'air comprimé de circuler entre le réservoir et les deux cylin- dres 16 d'équilibrage. Dans des conditions statiques dans lesquelles les tiges 17 des pistons sont fixes, la pression de sortie du régulateur 34, établie par la soupape 37, et la pression régnant entre le réservoir 41 et les cylindres 16 d'équilibrage sont égales. Le comparateur 31 compare la masse du coulisseau 13 et du poinçon 14 au réglage de pression effectué par le régu- lateur 34. Ce réglage de pression est commodément obtenu à partir d'un potentiomètre 44 dont le curseur est commandé par l'arbre de commande du régulateur 34, cet arbre étant 2 46 1579 représenté schématiquement en 46. Le comparateur 31, qui effectue intérieurement les conversions nécessaires de la pression d'air en force exercée par les cylindres d'équili- brage, compare la masse du coulisseau 13 et du poinçon 14 au réglage du régulateur de pression, par l'intermédiaire du potentiomètre 44, afin de produire un signal d'erreur qui est transmis par une ligne 48 à un circuit 49 de com- mande d'un moteur bidirectionnel 51 entraînant et position- nant le régulateur 34 de pression. En tournant dans un sens, le moteur 51 agit sur le régulateur afin qu'il élève la valeur de réglage de la pression de sortie régnant dans la conduite 36 et, en tour- nant dans le sens opposé, le moteur 51 provoque une diminu- tion de la valeur à laquelle la pression de sortie du régu- lateur est réglée dans la conduite 36. Le signe de la ten- sion présente sur la ligne 48, c'est-à-dire une tension positive ou négative, constitue une référence commode pour le circuit 49 de commande dumoteur afinde déterminerle sens de rotation du moteur 51. Ce dernier poursuit le mouvement de réglage du régulateur 34 jusqu'à ce que le comparateur 31 détecte une différence nulle entre le réglage du po- tentiomètre 44 et le signal analogique présent sur la ligne 29. Dans le cas o le poinçon 14 venant d'être monté sur le coulisseau 13 est plus lourd que le poinçon précé- dent, il est nécessaire d'augmenter la pression régnant dans les cylindres d'équilibrage. Dans ce cas, un accroisse- ment de la pression de sortie du régulateur 34 assure le réglage de pression nécessaire aux cylindres d'équilibrage pour qu'ils augmentent la force d'équilibrage. Cependant, dans le cas o le poinçon 14 nouvellement monté sur le cou- lisseau 13 est plus léger que le poinçon précédent, la sou- pape 37 doit être ouverte afin de libérer la pression en excès régnant dans les cylindres d'équilibrage. Par consé- quent, la pression des cylindres doit être comparée à la masse du coulisseau et du poinçon pour déterminer s'il existe une pression excessive dans les cylindres. 246 1579 A cet effet, le second comparateur 32 compare le signal analogique-présent sur la ligne 29 au point de ré- glage d'un potentiomètre 52 qui est commandé par un trans- ducteur ou un élément 53 relié au manomètre 38 mesurant la pression d'air dans le circuit des cylindres d'équilibrage. Par conséquent, le second comparateur 32 compare la force produite par la pression réelle des cylindres d'équilibrage à la masse du coulisseau et du poinçon à équilibrer. Comme indiqué précédemment, s'il est nécessaire d'accroître la pression régnant dans le circuit des cylindres d'équili- brage, le régulateur 34 agit de manière à fournir la pres- sion accrue. Si la pression d'équilibrage demandée est in- férieure à la pression précédente, le comparateur 32 détecte cette condition et actionne un circuit 54 de commande qui provoque l'ouverture de la soupape 37. Etant donné que le manomètre 38 suit la diminution de pression, le potentio- mètre 52 suit également la valeur de la pression et, lors- que le comparateur 32 détecte une différence nulle entre la valeur de cette pression et la force dérivée du signal analogique présent sur la ligne 29, le circuit 54 ferme la soupape 37. Par conséquent, que le nouveau poinçon 14 demande un accroissement ou une diminution de la pression régnant dans les cylindres 16 d'équilibrage, le circuit de la figure 2 fournit la pression nécessaire. Les deux comparateurs 31 et 32 atteignent un état neutre lorsque la pression des cy- lindres d'équilibrage est appropriée, que le régulateur 34 ou que la soupape 37 ait été actionné pour atteindre cette pression. L'obtention d'une condition neutre dans le compara- teur 32, indiquant que la pression appropriée d'équilibrage a été atteinte, peut également être transmise à un circuit 56 d'autorisation de fonctionnement de la presse, empêchant la mise en marche de la presse avant l'obtention d'une pres- sion convenable d'équilibrage. En cours de fonctionnement, lorsqu'un nouvel outil- lage est mis en place dans la presse mécanique, la fiche 18 reliée à la matrice 15 est introduite dans la prise 19 et 246 1579 les broches de cette fiche sont détectées par le convertis- seur 26. Ce dernier produit sur la ligne 29 une tension analogique qui est comparée par le comparateur 31 à une tension correspondant au point de réglage du régulateur de pression, et qui est comparée par le comparateur 32 à une tension correspondant à la pression réelle régnant dans le circuit des cylindres d'équilibrage. Les comparateurs uti- lisent alors les résultats des comparaisons pour commander le régulateur 34 et la soupape 37 si celà est nécesaire pour amener la pression du circuit des cylindres d'équili- brage à la valeur convenant à l'équilibrage de la masse du coulisseau 13 et du nouveau poinçon 14. Lorsque la pression convenable d'équilibrage a été établie dans le circuit des cylindres d'équilibrage,le circuit 56 d'autorisation de fonctionnement de la presse peut être actionné afin de per- mettre la mise en marche de la presse. Le dispositif décrit ci-dessus règle donc automa- tiquement l'équilibrage d'une presse mécanique et permet d'éviter les réglages et les mises au point par l'opérateur de la presse. Il apparaît également que le dispositif de réglage décrit ci-dessus peut être utilisé afin d'empêcher la presse de fonctionner avant qu'elle soit convenablement équilibrée. Bien que l'invention ait été décrite dans son appli- cation au réglage de la pression des cylindres d'équilibrage, il est évident qu'elle convient également à d'autres types d'équilibragesréglablesdans lesquels la force d'équilibrage est produite autrement que par des cylindres pneumatiques. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées la presse décrite et représentée sans sor- tir du cadre de l'invention. 246 1579 R E V E ri D I C A T I O N S 1. Presse mécanique comportant un coulisseau (13), un poinçon (14) fixé à ce coulisseau, une matrice (15) et un cylindre (16) d'équilibrage mis sous pression de manière à supporter le coulisseau et le poinçon, caractérisée en ce qu'une fiche (18), reliée à la matrice (15), comporte au moins une partie configurée de manière à représenter la masse du poinçon associé à cette matrice, un élément (26) convertissant la configuration de la fiche en un signal électrique qui dépend de cette configuration, et des élé- ments (34, 37) réglant la pression du cylindre d'équili- brage en fonction de ce signal électrique. 2. Presse mécanique comportant un coulisseau (13), un poinçon (14) fixé à ce coulisseau, une matrice (15) et un cylindre (16) d'équilibrage mis sous pression de manière à supporter le coulisseau et le poinçon, caractérisée en ce qu'une fiche (18), reliée à la matrice (15), comporte une partie configurée de manière à indiquer la masse du poinçon associé à cette matrice, une prise (19), montée sur le bâti de la presse, recevant la fiche et comprenant un élément (26) qui convertit la configuration de la fiche en un signal électrique dépendant de cette configuration, et des éléments (34, 37) destinés à régler la pression du cylindre d'équi- librage en fonction du signal électrique. 3. Presse selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'élément (26) de conversion comprend un convertisseur numérique/analogique destiné à produire un signal électrique analogique. 4. Presse selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un second cylindre (16) d'équilibrage et des éléments (34, 37) destinés à régler la pression de ce second cylindre en fonction de la valeur dudit signal électrique. 5. Presse mécanique comportant un coulisseau (13), un poinçon (14) fixé à ce coulisseau, une matrice (15) et un cylindre (16) d'équilibrage mis sous pression de manière à supporter le coulisseau et le poinçon, caractérisée en ce qu'elle comporte un organe relié à la matrice et portant une 246 1579 indication qui dépend de la masse du poinçon associé à cette matrice, un élément destiné à détecter l'indication dudit organe et à produire un premier signal qui dépend de cette indication, et un élément destiné à régler la pression du cylindre d'équilibrage en fonction du premier signal. 6. Presse selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'élément de réglage comprend un premier détecteur (31) qui compare le premier signal à un second signal repré- sentatif de la pression du cylindre d'équilibrage, et des éléments (49, 51) qui commandent un régulateur (34) d'ali- mentation en air en fonction du résultat de la comparaison. 7. Presse selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'élément de réglage comprend un second détecteur (32) qui compare le premier signal à un troisième signal dépendant de la pression du cylindre (16) d'équilibrage, et un élément (54) qui commande une soupape (37) de décharge associée au cylindre d'équilibrage, en fonction des résul- tats de la comparaison. 8. Presse selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'élément de réglage comprend également un élément (56) destiné à empêcher la mise en oeuvre de la presse jus- qu'à ce que la comparaison effectuée par le second détec- teur (32) donne un résultat satisfaisant. 9. Presse selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'élément de détection comprend un organe empêchant la mise en oeuvre de la presse en l'absence de la détection d'une indication portée par l'organe correspondant. 10. Dispositif de réglage de la force d'équilibrage d'une presse mécanique comportant un coulisseau (13), un poinçon (14) monté sur ce coulisseau, une matrice (15) et un mécanisme réglable d'équilibrage, caractérisé en ce qu'il comporte un organe relié à la matrice et portant une indi- cation représentative de la masse du poinçon, un élément destiné à détecter l'indication de cet organe et à produire un signal en réponse à cette détection, et un élément des- tiné à régler la force du mécanisme d'équilibrage en fonc- tion de ce signal.