Brevet FR2481622A1 — publié le 19811106

- 1 - La présente invention est relative à une machine à forger à fonctionnement rapide, comportant de préférence deux poinçons frappant l'un contre l'autre, guidés dans un bâti, pour la course desquels est prévu un entraînement mécanique, au moins un poinçon s'appuyant sur le bâti avec interposition d'un coussin hydrauli- que, la protection contre la surcharge étant assurée par un in- terrupteur de sécurité ou organe similaire pouvant être actionné sous la dépendance de la pression du coussin hydraulique de manièr à mettre hors d'action l'entraînement des poinçons et/ou à mettre en action un réglage de position de course qui ouvre les poinçons. Dans les machines à forger mécaniques à fonctionnement ra- pide, une bonne protection contre la surcharge est particulière- ment difficile à réaliser, car par suite de l'entraînement mécani- que, les poinçons sont soumis à un mouvement obligatoire rigide, de sorte qu'il est impossible d'obtenir de façon rationnelle, du côté de l'entraînement, une limitation de la force de forgeage, contrairement à un entraînement hydraulique dans lequel un simple limiteur de pression assume ce rôle suffisamment, étant donné que pour y parvenir il faudrait qu'une espèce de limitation de couple soit incorporée au système d'entraînement. C'est pourquoi jusqu'ic pour la protection contre la surcharge des machines à forger méca- niques à fonctionnement rapide, il fallait se contenter d'un inter rupteur de sécurité pouvant être actionné sous la dépendance de la force de forgeage engendrée et causant une interruption de l'en- traînement des poinçons ou une ouverture des poinçons à l'aide d'u réglage de position de course. Pour obtenir la dépendance vis-à-vi de la force de forgeage, le point déterminant pour la commande de l'interrupteur de sécurité est la variation de forme d'une partie de bâti ou du poinçon lui-même pendant le processus de forgeage, qui peut être détectée au moyen d'un extensomètre. Outre le fait que la mesure de la variation de forme au moyen d'extensomètres est très incontrôlable, au moins sur un laps de temps prolongé, qu'elle nécessite un traitement soigneux et qu'il faut la réajus- ter sans cesse à de courts intervalles, cette protection connue contre la surcharge ne réagit que très lentement et donc le plus souvent trop tard, puisqu'il faut que la surcharge se soit déjà produite pour provoquer la variation de forme suffisamment grande 2 4 81622 - 2 - 2481622 qui actionne l'interrupteur de sécurité. En outre, il ne faut pas oublier qu'en comparaison du processus de travail rapide, il s'écoule aussi un temps relativement long entre l'apparition de la force et le moment o la variation de forme est détectée, ou entre l'actionnement de l'interrupteur de sécurité et l'effet de cette manoeuvre. Par suite, la protection connue contre la surchar- ge est extrêmement insuffisante, étant donné qu'au moins au début de son apparition, une surcharge doit être complètement absorbée par la machine avant que la protection n'entre en action, débran- chant ou ouvrant la machine, même si, à ce moment, la pointe de charge est à nouveau passée. Selon le brevet DE 1 950 424, on a déjà proposé aussi, pour les presses mécaniques, une protection hydraulique contre la sur- charge comprenant un coussin hydraulique servant à soutenir le poin- çon et une commande à valve pouvant être soumise à la pression hy- draulique de ce coussin. Cette commande à valve est très coûteuse et fragile, car la valve d'échappement est commandée, pour décharger le coussin de pression, par l'intermédiaire d'un piston pneumatique. Toutefois, malgré les moyens mis en oeuvre, cette protection contre la surcharge ne réagit, elle aussi, qu'avec un certain retard,, qu'elle ne peut pas compenser les pointes de charge qui se produisent soudai- nement et par suite, elle est trop lente pour les machines rapides. Par suite, jusqu'ici, les machines à forger à fonctionnement rapide à entraînement mécanique ne peuvent être utilisées, à cause de leur protection insuffisante contre la surcharge, que dans les cas o il ne se produit pas de variations de charge imprévues, donc seulement dans le forgeage à chaud et seulement quand la machine a déjà atteint la température. En effet, lors de l'échauffement initial de la machine, il se pro- duit des dilatations des parties de la machine et donc des varia- tions des dimensions de forgeage, ce qui pourrait conduire à un dé- passement de la force de forgeage maximale permise. Mais spéciale- ment dans le forgeage à froid de tubes sur mandrin, étant donné les tolérances d'épaisseur de paroi, il faut s'attendre à ce qu'il ap- paraisse des pointes de charge correspondantes et des forces de forgeage excessives, de sorte que jusqu'ici ce domaine d'application du forgeage à froid est fermé aux machines rapides à fonctionnement --2481622 mécanique. C'est pourquoi l'invention a pour but d'éliminer ces in- convénients et de fournir une machine à forger de l'espèce définie plus haut qui se distingue par une protection particulièrement ef- ficace contre la surcharge, qui ait en outre un fonctionnement sûr en se passant largement d'entretien, qui ne nécessite qu'une fai- ble dépense de construction et qui rende entièrement sans danger aussi, par exemple, l'utilisation de la machine pour le forgeage à froid de tubes sur mandrin. L'invention résout ce problème grâce au fait que le coussii hydraulique est raccordé à un accumulateur hydraulique. Le système hydraulique formé du coussin hydraulique et de l'accumulateur as- sure au poinçon le soutien désiré, exactement jusqu'à la force maximale de forgeage permise mais empêche le dépassement de cette valeur limite car, lorsque la force de freinage augmente de façon inadmissible au delà de cette valeur limite, le fluide hydraulique est refoulé du coussin hydraulique dans l'accumulateur et le poinç peut donc céder à une surcharge, ce qui correspond à une limitatio exacte de la force de forgeage. En même temps, du fait que le flui hydraulique est refoulé du coussin hydraulique dans l'accumulateur le niveau de pression de ce système hydraulique s'élève, ce niveau pouvant être enregistré par un interrupteur de sécurité sous la forme d'un simple interrupteur manométrique. Selon le réglage de l'interrupteur manométrique, celui-ci réagit instantanément lors d la plus petite augmentation de pression ou bien seulement pour une différence déterminée, ce qui fait qu'en plus de la possibilité d'arrêter ou d'ouvrir immédiatement la machine lorsque la plus mi- nime surcharge se produit, il existe aussi la possibilité de com- penser une certaine gamme de surcharge uniquement par l'effet d'ac cumulateur, de laisser la machine continuer à fonctionner et d'int rompre seulement le processus de forgeage à partir d'une surcharge suffisamment grande. Toutefois, il ne faut en aucun cas qu'une sur charge soit absorbée par la machine, car étant donné que le poinçc est capable de céder grâce au soutien par coussin hydraulique et au raccordement à l'accumulateur, une surcharge est absorbée par l'accumulateur. Etant donné que l'accumulateur constitue aussi un accumulateur d'énergie hydraulique, il assure automatiquement à - 3 - - 4 - nouveau, après disparition de la surcharge, la constitution cor- recte du coussin hydraulique et l'accumulateur peut aussi compen- ser de petites pertes par fu-ite ou pertes de charge éventuelles, de sorte qu'un forgeage rationnel est assuré sans le risque de. perturbations de fonctionnement dues à des variations de charge. Il est sans importance que l'on adopte tel ou tel type d'accumu- lateur; il faut seulement que par sa capacité l'accumulateur uti- lisé soit adapté aux conditions de la machine à forger dont il s'agit. L'objet de l'invention est représenté à titre d'exemple et purement schématiquement par le dessin, en élévation latérale en coupe partielle. Dans un bâti 1 sont guidés en ligne droite deux poinçons 2 qui portent du côté frontal des outils 3 et frappent l'un contre l'autre. La course des poinçons 2 est assurée par un entraînement mécanique qui agit de façon analogue à un embrayage à griffes dont les éléments peuvent tourner en sens opposé. Chacun de ces éléments d'entraînement 4a, 4b présente un levier transversal 5a, 5b et on peut faire pivoter ces leviers en va-et-vient en sens opposé, cha- cun par l'intermédiaire d'un coulisseau 6ai 6b, les coulisseaux étant montés sur un vilebrequin 7 pouvant être entraîné, de sorte que par suite du mouvement relatif qu'effectuent ainsi les griffes 8a, 8b, les poinçons 2 vont et viennent axialement, un dispositif de ressort 8c, non représenté plus précisément, poussant le poin- çon 2 ou son élément d'entraînement 4a contre l'autre élément d'en- traînement 4b et empêchant les éléments d'entraînement 4a, 4b de s'écarter l'un de l'autre. L'élément d'entraînement est lui-même placé avant un élément de soutien 9 du poinçon 2 qui s'engage par un tronçon fileté 10 dans un écrou de réglage 11. Cet écrou de réglage 11 peut être entraîner par l'intermédiaire d'un train à vis sans fin 12 et sert à régler l.a position de course du poinçon 2 ou de l'outil 3. Cependant, l'écrou de réglage 11 ne peut pas seulement tour- ner, mais il est aussi inséré dans le bâti 1 de manière à pouvoir coulisser longitudinalement et il s'appuie, par son côté frontal opposé à l'outil 3, contre un piston annulaire"13 d'un vérin 14 du bâti 1. La cavité de cylindre 15 de ce vérin 14, qui a également une disposition annulaire autour de l'axe du poinçon, est reliée d'une part à un accumulateur hydraulique 16 et, d'autre part, à un dispositif de remplissage 17 formé d'une valve anti-retour 18, d'un limiteur de pression 19 et d'une pompe hydraulique 20. Dans le système hydraulique formé par le vérin 14 et l'accumula- teur 16 est en outre inclus un interrupteur manométrique 21 qui, à partir d'une certaine pression hydraulique, arrête l'entraîne- ment du vilebrequin 7 et donc la course des poinçons, ou met en action l'écrou de réglage 11 dans le sens d'une augmentation de la position de course. Grâce à la coopération du vérin 14, de l'accumulateur 16 et de l'interrupteur manomètrique 21, on obtient une protection contre la surcharge qui permet pratiquement n'importe quelle ap- plication de forgeage, du moment qu'il se constitue, grâce au dispositif de remplissage 17, dans la cavité de cyjindre 15 du vérin 14, un coussin hydraulique dont la pression est adaptée à la force de forgeage maximale permise, c'est-à-dire que le produit de cette pression hydraulique par l'aire du piston correspond à la force maximale de forgeage. Ainsi, la pompe délivre le fluide hy- draulique du réservoir 22 à la cavité de cylindre 15 jusqu'à ce que la pression désirée soit atteinte et la valve anti-retour 18 empêche le fluide hydraulique de refluer quand la pression augmente et le limiteur de pression 19 permet de surveiller la pression. Après le remplissage de la cavité de cylindre 15, le poinçon 2 s'appuie donc sur le bâti 1 avec interposition d'un coussin hydrau- lique et le flux de force lors du forgeage est transmis de l'outil par le poinçon 2 et les éléments d'entraînement 4a, 4b, à l'élément de soutien 9 et, de celui-ci par l'intermédiaire de l'écrou de régla- ge 11, au vérin 14 et donc au bâti 1. En vertu de la pression hydre lique constamment maintenue dans la cavité de cylindre 15 par l'ac- cumulateur, le vérin 14 ou le coussin hydraulique assure au poinçoi un soutien rigide jusqu'à ce que la force maximale de freinage soul atteinte. Mais aussitôt que cette valeur maximale est dépassée, la surcharge pousse le piston annulaire 13 dans la cavité de cylindre -35 15 et refoule le fluide hydraulique de la cavité 15 dans l'accumu- lateur 16.. Par suite, aussitôt que la surcharge se produit, le poi çon 2 peut céder à celle-ci, de sorte qu'il n'existe aucun risque - 6 - 2481622 de dommage. Etant donné que le fluide hydraulique est refoulé de la cavité de cylindre 15 dans l'accumulateur 16, il se produit dans le système hydraulique une augmentation de pression qui est enregistrée par l'interrupteur manométrique 21 qui, selon son ré- glage, provoque, immédiatement ou seulement après un certain taux d'augmentation, l'ouverture des outils ou l'arrêt de l'entraîne- ment des outils. Aussitôt que la force de forgeage est redevenue inférieure à la valeur limite, l'accumulateur refoule le fluide hydraulique dans la cavité de cylindre 15, de sorte qu'il se cons- titue normalement, dans le vérin 14, le coussin hydraulique néces- saire au soutien. REVENDICATION Machine à forger à fonctionnement rapide, comportant de préférence deux poinçons frappant l'un contre l'autre, guidés dans un bâti, pour la course desquels est prévu un entraînement mécanique, au moins un poinçon s'appuyant sur le bâti avec inter- position d'un coussin hydraulique, la protection contre la sur- charge étant assurée par un interrupteur de sécurité ou organe similaire pouvant être actionné sous la -dépendance-de la pression du coussin hydraulique de manière à mettre hors d'action l'entraî- nement des poinçons et/ou à mettre en action un réglage de posi- tion de course qui ouvre les poinçons, machine caractérisée par le fait que le coussin hydraulique (14) est raccordé à un accu- mulateur hydraulique (16). - 7 -