Brevet FR2474376A1 — publié le 19810731

La présente invention concerne de façon générale les machines-outils telles que les presses à poinçonner et les machines d'usinage par laser et plus précisément, elle concerne un dispositif de serrage de pièces ou matières à usiner telles que des tôles, dans les machines-outils telles que les presses à poinçonner, les machines d'usinage au la- ser et les perçeuses. La technique antérieure, dans le domaine de l'in- vention, est par exemple représentée par une presse à poin- çonner à tourelles destinée à porter des outils de poin- çonnage destinés à former des trous sur des matières en feuilles telles que des tôles, bien que l'invention s'ap- plique non seulement à d'autres presses à poinçonner que les presses à tourelles mais aussi à d'autres machines- outils telles que les machines d'usinage par laser. On sait qu'une presse à poinçonner à tourelles comporte un vérin mobile verticalement et deux tourelles rotatives supérieure et inférieure destinées à supporter plusieurs outils de poinçonnage supérieurs et inférieurs de dimensions et de configurations diverses afin que divers trous puissent être poinçonnés dans des matières en feuil- les telles que les tôles. Les tourelles supérieure et in- férieure sont séparées verticalement l'une de l'autre et sont placées pratiquement au-dessous du vérin et.elles sont disposées horizontalement sur leurs arbres respectifs qui sont placés verticalement et qui sont alignés coaxiale- ment. Chacun des outils supérieurs de poinçonnage de la tourelle supérieure est disposé de manière qu'il soit ali- gné verticalement sur un outil inférieur de poinçonnage de la tourelle inférieure afin qu'ils coopèrent en poinçonnant des trous de forme particulière. En outre, les tourelles supérieure et inférieure sont réalisées afin qu'elles tour- nent simultanément d'une manière qui place une paire d'ou- tils voulus supérieur et inférieur juste au-dessous du vérin afin qu'ils puissent être déplacés par le vérin et qu'ils poinçonnent des trous de configuration-voulue. Pour une telle disposition, une pièce telle qu'une tôle à poinçonner avance horizontalement sous la commande plusieurs disposi- tifs de serrage (habituellement deux) dans l'espace compris entre les tourelles supérieure et inférieure, et plus pré- cisément entre les outils supérieur et inférieur de poin- çonnage qui ont été placés juste au-dessous du vérin par les toirelles supérieure et inférieure. Le dispositif de serrage est disposé de manière qu'il serre une extrémité de la pièce et qu'il soit déplacé dans toutes les direc- tions par rapport aux tourelles supérieure et inférieure afin qu'une partie quelconque de la pièce puisse être pla- cée sous le vérin. En outre, les tourelles supérieure et inférieure et les dispositifs de serrage sont disposés de manière qu'ils puissent être entraînés en rotation et en translation par un organe de commande numérique ayant été préalablement programmé, afin qu'un certain nombre de trous de dimension et de configuration variables puisse être poin- çonnés automatiquement et de façon continue dans la pièce. Dans une presse classique à poinçonner à tourel- les du type décrit, un inconvénient est dû à la collision inévitable fréquente du dispositif de serrage de la pièce avec l'un quelconque des outils inférieurs de poinçonnage de la tourelle inférieure. Le dispositif de serrage vient frapper l'un quelconque des outils inférieurs de poinçon- nage lorsqu'il se déplace à proximité des tourelles supé- rieure et inférieure afin de placer juste sous le vérin une partie de la pièce proche de l'extrémité serrée. Comme le dispositif de serrage est déplacé à grande vitesse, lui-même et les outils inférieurs de poinçonnage subissent un choc important qui réduit leur durée ou leur possibilité d'utilisation et diminue la précision du poinçonnage, lors d'un choc mutuel. En conséquence, on a dû réduire les chocs provoqués par la collision du dispositif de serrage et les outils inférieurs de poinçonnage, surtout lorsque le dis- positif de serrage doit être déplacé à vitesse élevée en vue d'exécution d'opérations de poinçonnage à vitesse éle- vée. Un autre inconvénient connu des presses à poin- k474376 çonner à tourelles est que les pièces à poinçonner telles que des tôles, sont souvent pliées ou gauchies à l'origine et se replient ou se déforment vers le haut par rapport à un niveau horizontal, lors d'une perforation continue d'une série de trous. Ainsi, il est souhaitable que le dispositif de serrage compense les effets des plis ou des gauchissements des pièces perforées afin que les opérations de poinçonnage soient précises sans que les pièces soient pour autant perturbées. L'invention concerne un dispositif de serrage qui peut déplacer élastiquement une pièce à traiter dans des machines-outils telles que les presses à poinçonner, les machines d'usinage par laser et les perçeuses, afin que la pièce avance et soit mise en position. Elle concerne aussi un dispositif de serrage qui peut se déplacer élastiquement en venant contre un obsta- cle, avec un choc faible qui est ainsi compensé, lors de l'avance et de la mise en position d'une pièce à traiter dans des machines-outils. Elle concerne aussi un tel dispositif de serrage qui permet l'avance et la mise en position d'une pièce à usiner dans des machines-outils. Elle concerne aussi un tel dispositif de serrage pour machine-outil qui peut avoir une longue durée d'utili- sation. Elle concerne aussi un tel dispositif de serrage pour machine-outil qui permet l'usinage de pièces avec une grande précision. Elle concerne aussi un tel appareil de serrage pour machine-outil qui a une construction simple et qui peut être fabriqué à faible prix. Plus précisément, l'invention concerne le montage d'organes de serrage afin qu'ils serrent la pièce en pivo- tant Plastiquement et qu'ils puissent se déplacer vertica- lement de manière élastique dans le dispositif de serrage lors de l'avance et de la mise en position de la pièce dans des machines-outils. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une élévation frontale d'une presse à poinçonner à tourelles, ayant un dispositif de serrage selon l'invention; - la figure 2 est une coupe d'un appareil selon l'invention, monté sur la presse à poinçonner à tourelles de la figure 1, la figure représentant aussi des parties de cette presse; - la figure 3 est une élévation du dispositif de la figure 2; - la figure 4 est une coupe d'une variante de dis- positif de serrage selon l'invention, analogue à celui de la figure 2 - la figure 5 est une élévation du dispositif de la figure 4; - la figure 6 est une coupe d'une autre variante de dispositif de serrage selon l'invention, analogue à celui des figures 2 à 4; et - la figure 7 est une élévation de l'appareil de la figure 6. La figure 1 représente une presse à poinçonner à tourelles portant la référence générale 1, comprenant le dispositif 3 de serrage d'une pièce W à poinçonner, cet exemple étant considéré à titre illustratif pour la des- cription de l'invention. Cependant, il faut noter que le dispositif de serrage convient à des presses à poinçonner autres que des presses à tourelles et à d'autres machines- outils telles que les machines d'usinage par laser et les perceuses. La presse à poinçonner à tourelles comporte une base 5, deux bâtis latéraux 7 et 9 fixés verticalement aux extrémités de la base 5, et un bâti de tête fixé aux bâ- tis latéraux 7 et 9. La presse 1 comporte en outre un vérin 13, ainsi qu'une tourelle supérieure 15 et une tourelle inférieure 17 portant plusieurs outils supérieurs 19 et plusieurs outils inférieurs 21 de poinçonnage dont les di- mensions et les configurations varient. Le vérin 13 est monté à peu près au milieu du bâti Il de tête afin qu'il soit mobile verticalement sous la commande d'un dispositif convenable et qu'il agisse sur les outils supérieurs et inférieurs 19 et 21 de poinçonnage placés au-dessous. La tourelle supérieure 15 est montée afin qu'elle soit sus- pendue au bâti 11 en pouvant tourner autour de son axe ver- tical, en partie au-dessous du vérin 13 alors que la tou- relle inférieure 17 est montée sur la base 5 par rapport à laquelle elle peut tourner, juste au-dessous de la tourelle supérieure 15, les deux tourelles étant coaxiales. En outre, les tourelle supérieure et inférieure 15 et 17 sont dispo- sées de manière que des paires d'outils supérieur et in- férieur 19 et 21 de poinçonnage, de même dimension et de même configuration, soient alignées verticalement et, dans un tel montage, les tourelles sont entraînées simultané- ment afin qu'une paire voulue d'outils 19, 21 soit placée sous le vérin 13. La presse 1 à poinçonner à tourelles comporte, pour l'avance et la mise en position de la pièce W à poinçonner, un premier chariot 23 qui est mobile en trans- lation par rapport aux tourelles supérieure et inférieure 15 et 17 et un second chariot 25 qui peut coulisser sur le premier chariot 23 et porte le dispositif 3 de serrage de la pièce W. Le premier chariot 23 peut coulisser sur des rails 27 fixés à la partie supérieure de la base 5 afin qu'il puisse se déplacer horizontalement en translation en se rapprochant ou en s'éloignant des tourelles 15 et 17, lorsqu'il est commandé. Le second chariot 25 portant le dispositif 3 de serrage est monté sur le premier chariot 23 afin qu'il puisse être déplacé horizontalement perpen- diculairement aux rails 27. En outre, une table fixe 29 est disposée sur la base 5 afin que la pièce W puisse y coulisser et en outre deux tables mobiles 31 peuvent être fixées au premier chariot 23 afin qu'elles maintiennent les k474376 extr6roités de La pièce W qui dépassent. Dans le montage qui précède, la pièce W-qỉ est serrée par le dispositif 3 peut avancer entre les tourelles et 17 et peut être placée juste audessous du vérin 13 lorsque le premier et le second chariot 23 et 25 sont dé- placés. Avant la mise en position de la pièce W ou dès cette mise en position entre les deux tourelles supérieure et inférieure 15 et 17 juste au-dessous du vérin 13, une paire choisie d'outils supérieur et inférieur 19 et 21 de poinçonnage est placée juste au-dessous du vérin 13 par les tourelles supérieure et inférieure 15 et 17 si bien que la pièce W est poinçonnée par les outils 19 et 21 lors- que le vérin 13 s'abaisse et repousse l'outil supérieur 19. En outre, un certain nombre de trous de dimension et de configuration variables est poinçonné automatiquement et de façon continue dans la pièce W, par déplacement des tourelles 15 et 17 et des deux chariots 23 et 25 par un organe de commande numérique qui est préalablement program- mé. Comme indiqué sur les figures 2 et 3, le dispositif 3 de serrage selon l'invention comporte un châssis 33 ayant deux bras 35 et 37 disposés horizontalement et parallèle- ment l'un à l'autre, ces bras étant raccordés à leurs ex- trémités l'un à l'autre par une poutre 39 et une tige 41. Le châssis 33 est fixé de façon amovible et réglable sur le second chariot 25 afin que le dispositif 3 puisse être réglé horizor:taleruent dans sa total.ité par rapport au se- cond chariot 25. Dans un mode de réalisation avantageux, le châssis 33 peut coulisser, à sa face arrière opposée aux bras 35 et 36, sur le second chariot 25 grâce à un emboîte- ment en queue d'aronde 43, si bien qu'il peut être fixé de façon amovible et réglable sur le second chariot 25 par un levier 45. Il faut noter que les dispositifs 3 de serrage qui sont en nombre supérieur à deux sont fixés de façon réglable sur le second chariot 25 afin que l'espace les séparant soit réglé d'après la largeur de-la pièce W à serrer avant poinçonnage. - 474376 Le châssis 33 du dispositif 3 a un alésage verti- cal 47 et une tige 49 qui peut coulisser dans l'alésage 47 afin qu'elle en dépasse à ses deux extrémités. La tige 49 porte, à son extrémité supérieure, une plaque 51 qui y est fixée par un boulon 53, en direction perpendiculaire afin qu'elle ait la meule direction que les bras 35 et 37, et elle a, à son extrémité, plusieurs trous 55 ayant avanta- geusement une forme conique, dans un but décrit dans la suite. La tige 49 porte, à son extrémité inférieure, un organe inférieur 57 de serrage ayant une mâchoire 59 cou- plée à un organe supérieur 61 de serrage ayant une mâchoire 63 par un axe 65 afin que la pièce W à poinçonner puisse être serrée. L'organe inférieur 57 de serrage est dirigé vers les tourelles supérieure et inférieure 15 et 17 avec l'organe supérieur 61 de serrage et il est articulé à l'ex- trémité inférieure de la tige 49 par un roulement sphérique 67. Dans un mode de réalisation avantageux, un res- sort annulaire 69 est destiné à supprimer les jeux du rou- lement sphérique 67, de l'organe inférieur 57 de serrage et de la tige 49. En outre, dans un mode de réalisation avantageux, la tige 49 est disposéedans l'alésage 47 à l'intérieur d'un coussinet 71 qui est retenu par un res- sort hélicoïdal 73 afin qu'il puisse coulisser librement. Plusieurs tiges 75 sont disposées entre les bras et 37 et pénètrent avec du jeu, à leurs extrémités su- périeures, dans les trous 55 de la plaque 51, les tiges pouvant coulisser, à leurs extrémités inférieures, dans des alésages 77 formés dans l'organe inférieur 57 de ser- rage. Toutes les tiges 75 ont pratiquement la même longueur que la tige 49 et portent, à leurs extrémités supérieure et inférieure, plusieurs écrous 79 et un flasque 81 res- pectivement, les tiges étant repoussées vers le haut vers la plaque 51 par un ressort hélicoidal 83. Dans le dispositif décrit, lorsque l'organe infé- rieur 57 de serrage pivote vers le haut autour du roule- ment sphérique 67, la plaque 51 est soulevé par l'organe z474376 neérieur 57 par l'intermédiaire du ressort 83 si bien que la tige 49 est aussi soulevée par la plaque 51 et soulève l'organe 57. Ainsi, il faut noter que l'organe inférieur 57 pivote élastiquement autour du roulement sphérique 67 et est soulevé instantanément avec l'organe supérieur 61 de serrage en prenanL une orientation horizontale en position haute. L'organe supérieur 61 de serrage est relié par un organe allongé 85 de traction à un moteur 87 qui peut être un vérin de type hydraulique ou pneumatique afin que la pièce W à poinçonner puisse être serrée. Dans un mode de réalisation avantageux, le moteur 87 comporte un cy- lindre 89 contenant un piston et une tige 91 à laquelle l'organe 85 de traction est fixé, et il est supporté par deux équerres 93 qui sont fixées sur l'organe inférieur 57. Ainsi, lorsque l'organe85 est tiré vers le haut par le piston et la tige 91, l'organe supérieur 61 pivote sous la commande de l'organe 85 de traction, autour de l'axe et vient coopérer avec l'organe inférieur 57 en permet- tant aux mâchoires 59 et 63 de serrer la pièce W. En outre, lors du desserrage de la pièce W, un ressort hélicoïdal 95 est monté entre l'organe supérieur 61 de serrage et le cy- lindre 89 du moteur 87 si bien que l'organe supérieur 61 de serrage est écarté de l'organe inférieur 57 par pivo- tement autour de l'axe 65. Un organe-97 de réglage ayant-un flasque 99 à son extrémité inférieure, entre la poutre 39 du châssis 33 et un support 1Cf ayant un alésage 103 et fixé de façon réglable par un boulon 105 sur le cylindre 89 du vérin 87, est destiné à permettre le réglage vertical de la hauteur des organes supérieur et inférieur de serrage 61 et 57. L'organe 97 de réglage a plusieurs écrous 107 et un res- sort hélicoïdal 109, et il peut coulisser verticalement dans un alésage 111 formé dans la poutre 39 du châssis 33, et il peut aussi coulisser, àson extrémité supérieure, dans l'alésage 103 du support 101. Pour un tel montage, la hauteur des organes supérieur et inférieur 61 et 57 k474376 de serrage peut être réglée à l'aide des écrous 107 ou du support 101. Il faut noter à cet égard que le ressort 109 a pour effet de supporter le moteur 87, les équerres 93 et les organes 61 et 57 de serrage en réduisant leur poids total bien qu'un autre ressort puisse aussi être utilisé à la place du ressort 109, à cet effet. Comme le montre la description qui précède, lors- que l'organe inférieur 57 de serrage vient frapper l'un quelconque des outils 21 de poinçonnage avec l'organe su- périeur 61, il pivote élastiquement d'abord et est soulevé instantanément, l'organe supérieur 61 devenant horizontal. En outre, lorsque les mâchoires 59 et 63 des organes 57 et 61 serrent la pièce W qui a été pliée ou gauchie, l'organe inférieur 57 soulève la tige 59 et pivote élastiquement avec l'organe supérieur 61 pratiquement autour de l'extré- mité de la pièce W serrée par les mâchoires 59 et 63, si bien que les effets du gauchissement de la pièce W sont compensés. Les figures 4 et 5 représentent un second mode de réalisation dans lequel un ressort 113 à lame est utilisé à la place de la plaque 5]. et du ressort 83 du mode de réa- lisation des figures 2 et 3, et des bielles 115 sont mon- tées à la place de la tige 75 du premier organe, le piston et la tige 91 étant directement raccordés à l'organe su- périeur 61 de serrage. Les figures 6 et 7 représentent un troisième mode de réalisation qui est analogue au second mode de réalisa- tion des figures 4 et 5 mais qui en diffère en ce qu'un res- sort à lame 117 de forme repliée est utilisé à la place du ressort à lame 113 et des bielles 115 du second mode de réalisation. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. k474376 REVENDICATION Appareil de serrage pour machine-outil, caractéri- sé en ce qu'il comprend une tige (49) destinée à coulisser sur un châssis (33), un organe inférieur (57) de serrage coopérant avec un organe supérieur (61) de serrage et ar- ticulé à l'extrémité inférieure de la tige (49), et un res- sort disposé entre l'extrémité supérieure de la tige (49) et l'organe inférieur de serrage (57).