Brevet FR2482882A1 — publié le 19811127

La présente invention concerne des vérins d'avancement et de suspension élastique des mâchoires sur un manipulateur de forge constitué d'un portemâchoire et d'un chariot de manipu- lateur, le porte-mâchoire étant suspendu,avec possibilité de rotation et de pivotementsur le châssis du chariot du manipula- teur par l'intermédiaire d'une tringlerie avant et arrière et le chariot manipulateur ayant de préférence en permanence un mouvement d'avance et de retour dans la direction d'une presse à forger et le porte-mâchoire pouvant se déplacer en avançant ou en reculant, avec asservissementdepuis une position moyenne, par rapport au chariot manipulateur, des vérins hydrauliques étant fixés, par liaison articulée, d'une part au châssis du chariot manipulateur et d'autre part au porte-mâchoire. Pour obtenir des déplacements d'avance importants et rapides de la pièce à forger dans l'exploitation, automatiquement intégrée, d'une presse à forger et d'un manipulateur de forge, on utilise des manipulateurs à avance de mâchoire asservie. Ctest-à- dire que le porte-mâchoire et la pièce à forger sont animés d'un mouvement d'avance rapide pendant la course de rappel de la presse au moment de la libération de la pièce à forger et, pendant le processus de forgeage ou de travail à la presse, sont maintenus fixes par rapport au déplacement du chariot manipulateur, ou que le porte-mâchoire est asservi de façon telle que ce porte-mâchoire est alors animé d'une vitesse de même valeur mais dirigée en sens opposé à la vitesse du chariot manipulateur et reste donc fixe dans l'espace. Dans ce mode de travail, le chariot manipulateur est déplacé à vitesse constante. Ce sont des vérins hydrauliques disposés entre le porte-mâchoire et le chariot manipulateur qui assurent le déplacement d'avance et le déplacement de course relative. Des travaux de forge à forme libre compliquée nécessitent la manoeuvre manuelle et distincte de la presse et des manipula- teurs et, à la place de l'avance asservie du porte-mâchoire, une suspension élastique horizontale de ce porte-mâchoire. De telles suspensions élastiques du porte-mâchoire sont assurées par les accumulateurs hydrauliques par l'intermédiaire de vérins hydrau- liques. Les vérins hydrauliques de ce genre sont souvent connus sous forme de vérins doubles directement situés l'un derrière l'autre, constitués d'un unique carter de cylindre et séparés l'un de l'autre au milieu de l'axe longitudinal du cylindre par une paroi transversale prévue dans ce but (voir description de présentation allemande n0 1.527.362). Les pistons, généralement à double action, ont leur surface de piston principale respecti- vement dirigée vers la paroi transversale ou vers le fond du cylindre en question. Les surfaces annulaires des pistons avec tige de piston sont dirigées vers l'extérieur. Les tiges de piston en question sont fixées, par liaison articulée, par leurs extrémités d'une part au chariot manipulateur et d'autre par au porte-mâchoire. Dans la direction du mouvement d'avance du chariot manipulateur, c'est le piston arrière qui s'appuie hydrauliquement avec le carter de cylindre; dans la direction du mouvement de rappel de ce chariot manipulateur, c'est le piston avant. Cette construction permet, avec un asservissement hydraulique correspondant, aussi bien la fonction de ce que l'on appelle l'avance asservie. du porte-mâchoire, c'est-a-dire le rappel du porte-mâchoire par rapport au chariot manipulateur, dans sa position de départ, après le processus de forgeage ou la course de la presse, que la fonction de ce que l'on appelle la suspension élastique horizontale des mâchoires, le liquide hydraulique étant alors refoulé depuis le vérin en direction de l'accumulateur qui l'alimente en pression. Dans cette construction, apparaissent toutefois comme désavantageux la grande longueur hors-tout et le risque, qui lui est lié, de flambement pour les courses importantes, ainsi que la disposition du ou des vérins dans le manipulateur de forge lui- même. On explicite ci-dessous quelques exemples de montage des vérins hydrauliques connus: 1. La disposition du vérin à l'extrémité du portemâchoire présente les désavantages suivants a) Un angle de pivotement important entre le point fixe arrière de suspension sur le chariot manipulateur et celui du porte-mâchoire du fait Se l'inclinaison nécessaire de ce dernier, et meme dans le cas d'une course parallèle du porte-mâchoire et d'un décalage parallèle perpendiculairement à son axe longitudinal. b) La transmission de l'effort se fait sur la totalité du carter du portemâchoire, c) Il est nécessaire de disposer d'une place importante entre l'extrémité du porte-mâchoire et la traverse du châssis de chariot manipulateur. 2. La disposition latérale de la paire de vérins au point de suspension arrière du porte-mâchoire présente les désavantages suivants a) angle de pivotement important, bien qu'il soit amélioré, du fait de l'inclinaison nécessaire du porte-mâchoire, et même dans le cas de la course parallèle. b) la transmission de l'effort se fait également ici sur la totalité du carter du porte-mâchoire, c) amélioration peut importante de l'encombrement entre l'extrémité du porte-mâchoire et la traverse du châssis de chariot manipulateur. 3. La disposition latérale de la paire de vérins, d'une part sur la partie avant du porte-machoire, d'autre part sur la joue latérale ou le châssis de chariot manipulateur, les vérins n'étant pas disposés parallèlement à l'axe du porte-mâchoire. Avantages: a) angle de pivotement plus petit et plus favorable lors de la course parallèle du porte-machoire, b) transmission de l'effort sur une faible longueur dans le carter du porte-mâchoire. Désavantages: a) position différente des différents vérins l'un par rapport à l'autre lors du coulissement latéral du porte-mâchoire-parallèlement à son axe longitudinal. Des problèmes apparaissent de plus lors d'une avance asservie de la mâchoire avec le porte-machoire. b) le guidage latéral du porte-mâchoire dans le chassis du chariot manipulateur n'est pas possible. Il en résulte une plus mauvaise qualité de forge. 4. Disposition latérale dela paire de vérins à droite et à gauche du porte-mâchoire à l'extérieur de la suspension avant du porte-mâchoire mais parallèlement au porte-mâchoire et au 1 châssis. Avantages: a) angle de pivotement plus favorable dans le cas de la course parallèle du porte-mâchoire. b) transmission de l'effort sur faible longueur dans le carter du porte-mâchoire. c) le guidage latéral du porte-mâchoire sur le châssis du chariot manipulateur est garanti. Désavantages: a) moment de flexion défavorable dans l'arbre porteur avant du porte-mâchoire. b) il faut un châssis de manipulateur plus large et une voie plus importante des rails. 5. Disposition latérale de la paire de vérins à droite et à gauche du porte-mâchoire directement à la suspension avant du porte-mâchoire, parallèlement à l'axe longitudinal du porte-mâchoire. Avantages: a) angle de pivotement plus favorable dans le cas de la course paralIlle du porte-mâchoire. b) transmission de l'effort de faible longueur dans le carter du porte-mâchoire. c) le guidage latéral du porte-mâchoire sur le châssis du chariot manipulateur est garanti. d) origine favorable de la force par rapport à l'arbre porteur avantdu porte-mâchoire. Désavantages: a) porte-mâchoire plus long pour permettre la disposition des couples de vérins entre l'arbre porteur avant et arrière du porte-mâchoire. b) joue plus longue du châssis du chariot manipulateur pour recevoir le porte-mâchoire. A partir de ces exemples connus de structure des vérins d'avance et de suspension élastique des mâchoires, l'invention se donne pour but, tout en conservant les avantages déjà connus, d'en éviter les désavantages, en recherchant une disposition plus compacte, plus rigide et plus favorable desrvérins d'avance et de suspension élastique des mâchoires entre le porte-mâchoire et le châssis du chariot manipulateur. Ce but, pour les vérins d'avance et de suspension élastique de mâchoire décrits au début, sur manipulateur de forge constitué d'un porte-mâchoire et d'un chariot manipulateur, est atteint par le moyen q ue le dispositif prévu pour l'avance et le rappel des mâchoires ainsi que pour leur suspension élastique axiale dans les deux directions est constitué de trois vérins hydrauliques disposés l'un au-dessus de l'autre dans un plan à peu près horizontal et reliés l'un à l'autre et de tiges de piston garanties à l'égard d'un flambement; et que les tiges de piston des vérins extérieurs sont reliées ensemble et que les surfaces de piston des vérins extérieurs sont, selon le choix du type d'asservissement, dans un rapport donné avec les surfaces de piston du vérin médian. On obtient alors une disposition tres compacte des vérins, maintenant disposés l'un au-dessus de l'autre au lieu de l'être l'un derrière l'autre jusqu'ici et également reliés entre eux. La longueur hors tout se réduit de plus d'un tiers par rapport aux constructions connues jusqu'ici. Ceci réduit également la longueur de flambement des tiges de piston dans les vérins, aussi bien les cylindres que les tiges de piston pouvant ître exécutés plus courts. Onî Obtient maintenant une application courte et directe de la force qui agit sur le porte-mâchoire et sur le chassis. De plus, les fonctions d'avance et de suspension élastique des mâchoires peuvent être assurées par le même vérin. Les dimensions principales du manipulateur sont réduites, le porte-mâchoire et le châssis latéral du chariot manipulateur étant eux-mêmes réduits, ce qui réduit également les coûts. De plus la fonction d'avance et de suspension élastique est conservée dans toutes les positions de déplacement du porte-mâchoire. Dans cette nouvelle construction le vérin médian correspond à la construction connue jusqu'ici. Parallèlement et au-dessus et en-dessous de ce vérin médian est respectivement disposé un vérin extérieur plus petit dont les tiges de piston sont liées entre elles. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tige de piston du vérin hydraulique médian est guidée, par l'inter- médiaire d'une traverse qui lui est reliée, au moyen de guides rapportés sur les deux fonds de vérin des cylindres extérieurs; et les deux tiges de piston des vérins extérieurs sont tenues avec précontrainte, dans une traverse. Cette disposition améliore la sécurité du fait du guidage supplémentaire des tiges de piston contre un flambement dans le cas des courses importantes et des chocs dans la suspension élasti- que. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la-description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - - - La figure I représente un manipulateur de forge en vue latérale selon coupe I-I de la figure 2, - La figure 2 représente une vue de dessus du manipulateur de forge selon coupe II-II de la figure 1. - la figurez est une coupe du vérin d'avance et de suspension élastique des mâchoires entre le porte-mâchoire et le châssis du manipulateur de forge, en position de base, - la figure 4 est une coupe selon la figure 3, mais une fois terminée la course de forgeage d'une presse, le chariot manipulateur ayant exécuté son mouvement d'avance. - La figure 5 est une coupe selon lesfigures 3 et 4, mais à la fin de la course de forgeage d'une presse, le chariot manipulateur ayant exécuté son mouvement de rappel. Un manipulateur de forge 2 monté sur roue 1 et qui peut exécuter un mouvement d'avance et de rappel est constitué d'un chariot manipulateur 3 avec châssis latéral ou joues latérales 4, portant à l'arrière 5, non représenté, le matériel tel que pompes hydrauliques, réservoirs hydrauliques, accumulateurs hydrauliques, robinetteries, etc... Sur les jSoues latérales 4 disposées à droite et à gauche de l'axe du chariot sont prévus respectivement un palier avant et un palier arrière 6 pour les arbres 7 -. Sur l'arbre arrière 7 sont disposés, sans possibilité de rotation, respectivement à droite et à gauche, un renvoi d'angle 8 à trois bras et sur l'arbre avant 7 sont respectivement disposés un renvoi d'angle à deux bras 9. Les renvois d'angle avant 9 sont reliés, par l'intermédiaire de tirants horizontaux 10, aux renvois d'angles arrière 8, pour former un parallélogramme articulé. Sur le troisième bras du renvoi d'angle arrière 8, s'articule une tige de piston Il dont le piston 12 glisse dans un vérin hydraulique de levage 13 lui-même articulé sur l'une des joues latérales 4 du chariot manipulateur 3. Un porte-mâchoire 14 avec mâchoire 15 est suspendu de façon articulée aux renvois d'angles avant 9 et arrière 8 par l'intermédiaire de tourillons 16 disposés sur sa partie avant et arrière et au moyen de tirants 17 verticaux avant et arrière. A droite et à gauche du porte-mâchoire 14 sont disposés des vérins d'avance et de suspension élastique des mâchoires. Ils sont respectivement constitués d'un vérin médian 19 avec piston 19a et tige de piston 19b. L'extrémité de la tige de piston 19b est solidaire d'une traverse 20. Les vérins d'avance et de suspension élastique 18 sont de plus constitués de deux vérins extérieurs 21 avec piston 21a et tige de piston 21b. Les tiges de piston 21b sont fixées, avec précontrainte, sur une traverse commune 22. Les trois cylindres - le cylindre médian 19 et les deux cylindres extérieurs 21 - sont solidarisés entre eux. La traverse commune 22 reliée aux deux tiges de piston 21 est reliée, par liaison articulée, au moyen d'un oeillet 23 prévu sur elle et d'un axe 24, aux extrémités inférieures des tirants avant 17 et porte-mâchoire 14, au niveau des tourillons 16. La traverse 20 fixée sur la tige de piston 19b du vérin médian 19 est, de son c8té, articulée, par l'intermédiaire d'un oeillet 25 prévu sur elle et de l'axe 26 sur le goujon 27 fixé sur le châssis latéral ou les joues latérales 4 du chariot manipu- lateur 3. Sur le fond de cylindre des deux vérins extérieurs 21 sont fixés des guides 28 qui guident de plus la traverse 20 dans des alésages ou guidages 29. La fonction des vérins d'avance et de suspension élastique de mâchoire est,-comme on l'a-.brièvement expliqué précédemment, la suivante: La figure 3 représente la position dite de base ou médiane des vérins l'un par rapport à l'autre et donc la position de base du porte-mâchoire 14 par rapport au chariot manipulateur 3. La traverse gauche 20, avec le piston médian 19 b, est respec- tivement articulée sur le châssis latéral ou les joues latérales 4 du chariot manipulateur 3 et la traverse droite 22, avec les deux pistons extérieurs 21a est de son cpoté articulée au tourillon avant 16 du porte-mâchoire 14. Dans le cas d'un mouvement continu d'avance du chariot manipulateur 3 vers la droite et du forgeage simultané de la pièce à forger, maintenue dans la mâchoire 15 du porte-mâchoire 16 et non représentée sur le dessin, il se produit ce que l'on appelle une course'relative du vérin médian 19 ou du piston 19a, avec exécution d'un asservissement correspondant. Pendant le déplacement d'avance du chariot manipulateur 3, les pistons 21a subissent la pression hydraulique sur leur surface annulaire, de sorte qu'il ne se produit ici pas de déplacement entre le piston 21a et le cylindre 21. La figure 4 représente la fin du processus de forgeage le porte-mâchoire 14 s'étant écarté de sa position de base ou position médiane. Ici tous les pistons 19 à 21a se trouvent contre les fonds:de cylindre et forment un ensemble très compact de faible longueur hors-tout. Avec ce que l'on appelle le coup de mâchoire, du fait que le vérin 19 subit la pression hydraulique sur la surface frontale de son piston 19a, lors de la libération 24828&2 de la pièce à forger par la presse à forger, non représentée, le porte-mâchoire 14 revient à sa position de départ. La figure 5 représente la situation à la fin du processus de forgeage, lors du rappel du chariot de manipulateur 3. Lors de ce rappel, le piston médian 19a est rigidement verrouillé au cylindre 19 du fait de la pression hydraulique subie sur sa face frontale. Ce sont les deux cylindres extérieurs 21 qui assurent mainteaant la foncti)on d'avance et de suspension élastique de la mâchoire. Dans la phase représentée sur la figure 5, Dans la phase représentée sur]a figure 5, à la fin du processus de forgeage, les tiges de piston des trois pistons 19a et 21 sontt en complète extension. C'est ici que le risque de flambement est le plus important. Grâce à la structure raccourcie du fait de la disposition des vérins l'un au-dessus de l'autre et grâce également au guidage supplémentaire des tiges de piston 19b par l'intermédiaire de la traverse 20, dans les guides 28 et grâce à la précontrainte des deux tiges de piston 21b de la traverse 22, un risque de flambement de l'ensemble des vérins est pratiquement exclu. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit unique- ment à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. - 2482882 REVENDICATIONS 1. Vérin d'avancement et de suspension élastique des mâchoires sur un manipulateur de forge constitué d'un porte-mâchoi- re et d'un chariot de manipulateur, le porte-machoire étant suspendu avec possibilité de rotation et de pivotement sur le châssis du chariot du manipulateur par l'intermédiaire d'une tringlerie avant et arrière et le chariot manipulateur ayant de préférence en permanence un mouvement d'avance et de retour dans la direction d'une presse à forger et le portemâchoire pouvant se déplacer en avançant ou en reculant, avec asservissement, depuis une position moyenne, par rapport au chariot manipulateur, des vérins hydrauliques étant fixés, par liaison articulée, d'une part au châssis du chariot manipulateur et d'autre part au portemâchoire, caractérisé, en ce que le-dispositif prévu pour l'avance et le rappel des mâchoi- res ainsi que pour leur suspension élastique axiale dans les deux directions est constitué de trois vérins hydrauliques (19,21) disposés l'un au-dessus de l'autre dans un plan à peu près horizon- tal et reliés l'un à l'autre et de tiges de piston (19b, 21b) garanties à l'égard d'un flambement; et en ce que les tiges de piston (21b) des vérins extérieurs (21) sont reliées ensemble; et en ce que les surfaces de piston des vérins extérieurs (21) sont, selon le choix du type d'asservissement, dans un rapport donné avec les surfaces de piston du vérin médian (9). 2. Vérin d'avancement et de suspension élastique de mâchoire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige de piston (19b) du vérin hydraulique médian (19) est guidée, par l'intermédiaire d'une traverse (20) qui lui est reliée, au moyen des guides (28) rapportés sur les deux fonds de vérin des cylindres extérieurs (21); et en ce que les deux tiges de piston (21b) des vérins extérieurs (21) sont tenues, avec précontrainte, dans une traverse (22).