Brevet FR2498493A1 — publié le 19820730

La présente invention concerne la technique du re- poussage ou du fluotournage consistant à obtenir des ob- jets de révolution en plaquant un flan de métal sur une pièce de forme maintenue en rotation et présentant le profil intérieur de l'objet à fabriquer. La mise en oeuvre de cette technique est réalisée sur des tours comportant un outil de travail qui est montée sur un chariot pouvant se déplacer selon deux mou- vements perpendiculaires et qui en étant appuyé contre le métal du flan assure progressivement, généralement en plu- sieurs passes, l'obtention de la forme correcte de l'ob- jet. Le mouvement longitudinal du chariot, c'est-à-dire celui qui travaille généralement parallèlement à la génératrice mo- yenne du mandrin rotatif est en général obtenu par un moteur hydrauli- que à vis et écrou ou analogue qui entraîne une coulisse double sur la- quelle est-montée la coulisse porte-molette. Celle-ci se déplace selon un mouvement transversal à la génératrice moyen- ne du mandrin rotatif et provoqué généralement par un vé- rin hydraulique ou analogue. Dans un premier type de tours antérieurs, ce vérin hydraulique de mouvement transversal est régulé en pres- sion par l'intermédiaire d'une soupape de décharge connec- tée à l'orifice de poussée du vérin hydraulique. Un tel tour présente des inconvénients qui sont liés au fait qu'il n'est pas possible de régler l'effort de poussée de la molette sur le métal en-dessous d'une cer- taine limite définie par la valeur inférieure de la pla- ge de tarage de la soupape de décharge. De plus, il faut tenir compte des frottements mécaniques de la coulisse por- te-moletWe et de son vérin. Sur une telle tour, on peut donc difficilement travailler sur des métaux tendres, ef- fectuer des finitions sur ces métaux, ou travailler sur des pièces minces, opérations pour lesquelles la poussée doit nécessairement être très faible. Bien entendu, il se- rait possible de modifier la plage de réglage de pression en changeant la soupape de décharge ou le ressort de tara- ge de celle-ci, mais on comprend qu'une telle mesure ne contribue pas à un maniement commode du tour. Un autre type de tour utilisant un dispositif de copiage tel que celui décrit dans le FR. 78 03 549 apporte un perfectionnement au tour décrit ci-dessus gra- ce au fait que le vérin qui assure la poussée de la molet- te est commandé par une vanne asservie au profil d'un ga- barit pour pouvoir déterminer le trajet de la molette au cours de plusieurs passes successives nécessaires pour obtenir l'objet. Plus précisément, le gabarit est exploré par un palpeur qui actionne un capteur de mouvement dont le signal de sortie est envoyé sur une première entrée d'un amplificateur différentiel formant l'organe central de la boucle d'asservissement. La deuxième entrée de l'amplifi- cateur reçoit un signal de consigne engendré par un géné- rateur de signaux de consigne commutables correspondant chacun à une passe ou une série de passes de la molette. L'amplificateur envoie un signal de commande à la vanne asservie lorsqu'il est mis en état de déséquilibre par la variation du signal provenant du capteur. Bien que ce dispositif de commande fonctionne de façon satisfaisante, il est néanmoins nécessaire pour les passes de finition en métal tendre, de prévoir une suspen- sion élastique de la molette sur son chariot. Par ailleurs, il est nécessaire de fabriquer avec une grande précision des ga- barits mécaniques pour tous les objets à fabriquer que l'on doit monter sur la machine dont l'usage est donc peu souple. L'invention a pour but de remédier à ces incon- vénients et de fournir une machine de repoussage/fluotour- nage pouvant être manoeuvrée avec une grande précision pour les passes de travail et de finition, sans mani- pulations compliquées tout en étant facilement adaptable à une commande entièrement automatique pour l'éxécution de pièces en série. L'invention a donc pour objet une telle machine comportant un dispositif de mise en rotation d'un man- drin autour d'un axe horizontal, ce mandrin présentant le profil intérieur de la pièce à obtenir et étant des- tiné à coopérer avec un outil de travail qui est mon- té sur un chariot capable d'effectuer deux mouvements perpendiculaires entre eux, au moins le mouvement à peu près transversal de l'outil par rapport à la génératri- ce moyenne dumandrin étant commandé par une boucle d'asservissement reliéeà l'organe de commande du dispo- sitif moteur assurant ce mouvement transversal, machine caractérisée en ce que ladite boucle d'asservissement comporte en tant que générateur de signal réel au moins un capteur sensible à l'effort exercé par l'outil sur l'objet en cours de formage ainsi qu'un générateur de si- gnaux de consigne représentant l'effort à exercer par l'outil. Ainsi, grâce à l'invention, la commande de l'ou- til n'estpas réalisée par un signal représentant sa po- sition comme dans la technique antérieure, mais par un signal représentant un effort d'application de l'ou- til sur l'objet en cours de formage. Il devient donc pos- sible de doser avec une très grande précision cet effort dans une plage allant d'une valeur nulle à la valeur ma- ximale d'effort de l'outil pouvant être fournie par la machine. L'invention permet également avec une grande souplesse de fonctionnement d'obtenir la possibilité de recopier des séries de pièces identiques, en faisant passer la machine tout d'abord par une phase manuelle dite " d'apprentissage au cours de laquelle les valeurs de consigne demandées par l'opérateur sont mémorisées, après quoi la machine est capable de resti- tuer elle-même ces valeurs au cours d'une phase de re- copie pendant laquelle les pièces sont fabriquées en série. É498493 L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement un mode d'exé- cution, sur lesquels: - la Fig.1 est une vue en perspective schématique d'un tour de repoussage suivant l'invention vue du côté arrière; - la Fig. 2 représente une vue à plus grande échelle, d'un support de molette pour le tour de la Fig.l conçu suivant l'invention; - la Fig.3 représente une vue en élévation latérale de ce support et de la molette; - la Fig.4 est une vue en élévation et en coupe d'un boîtier de commande manuelle pouvant être utilisé avec le tour de l'invention; et - la Fig.5 est un schéma simplifié de la boucle d'as- servissement utilisée dans le tour de la Fig.l. On a représenté sur la Fig.1, un tour de repoussage d'axe X-X comprenant un banc 1, une poupée fixe 2 et une poupée mobile 3. Le mandrin 4 de la poupée fixe porte une forme 5 qui dans l'exemple représenté est de forme tronco- nique, tout autre forme pouvant bien entendu être utilisée en fonction des pièces à fabriquer. Un outil 6 constitué par une molette coopère avec la forme 5 pour appliquer progressivement le matériau d'un flan de métal (nonrepré- senté) contre la forme 5, le flan étant serré entre la poin- te 7 de la poupée mobile 3 et la face d'extrémité corres- pondante de la forme 5. La molette 6 peut exécuter des mouvements selon deux directions a et b qui, dans le cas représenté sont perpen- diculaires entre elles, la direction b étant à peu près parallèles à la génératrice moyenne de la forme 5. A cet effet, la molette est montée à rotation sur un support 8 porté par un chariot 9 monté coulissant sur une glissière 10 solidaire du banc 1 du tour (Fig.3). Le cha- riot 9 constitue lui-même une glissière il sur laquelle peut se déplacer un second chariot, ce dernier exécutant les mouvements de l'outil selon la direction b. Les mouvements du chariot 9 suivant la direction a sont commandés par un vérin (non représenté), tandis que les mouvements du chariot 12 sont commandés par un vérin 13 dont le cylindre 14, d'axe Y-Y, orienté selon la direction b reçoit un piston auquel est attachée une tige 15 solidaire du chariot 12 près du support 8. La construction du support 8 apparaît clairement sur la Fig.2. Il comporte une plaque de fixation 16 munie de boutonnières arquées 17 à travers lesquelles passent des vis de fixation 18 ( non représentées sur la Fig.2), cet agencement permettant ainsi un ajustement de l'atti- tude de la molette 6 par rapport à l'axe X-X du tour. Une potence 19 est solidaire de la plaque de fixa- tion 16 et porte une chape 20 qui n'est solidaire de la potence que par son bord supérieur laissant ainsi subsis- ter entre elle et la potence un espace 21 dans lequel sont logés deux capteurs d'effort 22 placés à la même hauteur près des bords verticaux de l'âme de la chape 20. La molette 6 est montée rotative dans la chape 20. La Fig.4 montre un exemple de générateur 23 de signaux de consigne pour le fonctionnement manuel du tour. Ce générateur comporte un boîtier dans lequel est logé un potentiomètre 24. Le curseur 25 de celui-ci est soli- daire d'un coulisseau 26 à bouton d'actionnement monté sur une tige 27 pouvant coulisser dans le bottier. A par- tir de sa position zéro (position de la Fig.4),le coulisseau 26 peut être déplacé vers la position d'effort maximal à l'encontre de l'action d'un ressort hélicoïdal 28 entou- rant la tige 27, ce ressort donnant à l'opérateur une sen- sation d'augmentation de l'effort sur la molette au fur et à mesure qu'il amène le curseur vers la position maxi- male (à gauche sur la Fig.4). Le curseur 25 peut égale- ment être amené vers l'arrière pour provoquer le recul du chariot portemolette 12, la tige 27 étant déplacée vers la droite de la Fig. 4 en coulissant dans ses supports. Bien entendu, le générateur 23 décrit et représenté n'est qu'un exemple, la même fonction pouvant être remplie par tout autre organe de commande analogue approprié. Le générateur de consigne 23 est associé à un circuit électronique de mémorisation et de commande 29 (Fig.5) qui peut le remplacer lorsque le tour est réglé sur le mode automatique. La Fig.5 représente le schéma simplifié de la boucle d'asservissement 30 utilisée dans le tour suivant l'invention. Le générateur 23 ainsi que le circuit 29 de mémorisation et de commande sont connectés à la première entrée 31 d'un amplificateur différentiel 32 qui peut être d'une conception classique,par l'intermédiaire d'un commu- tateur 33 sélecteur de modes de fonctionnement. La seconde entrée 34 de l'amplificateur 32 est reliée à un pré-ampli- ficateur sommateur 35 connecté aux capteurs d'effort 22 (Fig.2 et 3). Le potentiomètre 24 est alimenté à partir des bornes 36 de l'amplificateur 32, tandis que son cur- seur 25 est connecté à une première borne 33a fixe du sé- lecteur 33. Les seconde et troisième bornes 33b et 33c de ce même sélecteur sont reliées aux prises intermédiai- res respectives d'un diviseur de tension composé de trois résistances 37a, 37b et 37c et destiné à fixer la plage de réglage d'effort sélecteur est reliée à la sortie du circuit 29 de mémori- sation et de commande. La borne mobile 33e du sélecteur est connectée à l'entrée 31 de l'amplificateur 32 et également à l'entrée de mémorisation 38 du circuit 29. La sortie de puissance 39,40 de l'amplificateur 32 est reliée aux bobines de commande 41 et 42 d'une élec- tro-vanne asservie 43 à travers laquelle est alimenté le 3E vérin 13 avec un débit et le sens d'écoulement du fluide déterminés en fonction des signaux appliqués sur l'ampli- ficateur différentiel 32. Le fonctionnement du tour que l'on vient de dé- crire est le suivant. Au début, le coulisseau 25 est amené vers l'ar- rière (vers la droite sur la Fig. 4), la tige 27 étant également dans sa position reculée sans que le ressort 28 puisse la déplacer vers l'avant. Le coulisseau 25 reste donc pour le moment dans la position arrière. Dans ces conditions, une tension positive maximale est appliquée à la boucle d'asservissement et de ce fait le chariot 12 se trouve en position reculée contre ses butées mécaniques (non représentées). Après montage d'une forme et d'un flan sur le tour, il suffit d'avancer le curseur 25 vers la position zéro (en déplaçant le coulisseau 26 vers la gauche sur la Fig. 4) puis en continuantle vérin 13 est alimenté pour déplacer le chariot 12 vers l'avant. En effet, dans ces conditions, la molette 6 ne se voyant opposer aucune résistance à la progression transversale selon la flèche b (Fig. 1), les capteurs 22 ne fournissent pas encore de signal et l'amplificateur 32 produit un signal de différen- ce dont la valeur dépend de la distance sur laquelle le coulisseau 26 a été déplacé, valeur qui en définitive commande le débit dans le vérin 13 et donc la vitesse de déplacement de la molette 6, par l'intermédiaire de la van- ne asservie 43. Dès que la molette 6 rencontre une résistance par sa mise en contact avec le flan à travailler, il se produit une très légère déformation de l'âme de la chape ce qui se traduit par la production d'un signal d'ef- fort ou de poussée instantané sur la borne de sortie de l'amplificateur sommateur 35, signal qui est engendré par-les capteurs 22. Ceux-ci délivrent une information en nico-Coulomb qui est transformée en une tension va- riant dans une plage de O à 10V par exemple, à la sortie de l'amplificateur 35, en fonction de la résistance ren- contrée par la molette 6. Si l'opérateur ne déplace pas le coulisseau 26, un équilibre de la boucle d'asservissement est atteint lorsque la poussée exercée par la molette corres- pond à la position choisie de ce coulisseau 26.- Par contre, s'il avance ce dernier davantage, la boucle est de nouveau déséquilibrée et le système cherche un nouvel état d'équilibre moyennant une poussée plus forte de la molette 6 sur la pièce. Bien entendu, simultanément, l'opérateur peut provoquer le déplacement longitudinal de la molette selon la flèche a. On constate donc qu'à tout instant, le signal de consigne demandé par le générateur 23 est transformé en une poussée correspondante de la molette sur la pièce à former, le travail de l'opérateur étant facilité par le fait que le générateur 23 lui fournit par le ressort 27, la sensation d'effectuer lui-même la poussée sur la molette à un coefficient d'amplification considérable près, bien entendu. Le fonctionnement manuel que l'on vient de dé- crire peut être utilisé pour une ou plusieurs pièces à fabriquer, mais conformément à l'invention, il est égale- ment possible, de mémoriser toutes les valeurs de consi- gne engendrées au cours d'un cycle de travail donné dans le circuit 29 de mémorisation et de commande pour ensui- te restituer ces valeurs pour la fabrication ultérieure de pièces identiques. C'est à cet effet que le circuit 29 est connec- té par sa sortie à la borne 33d du sélecteur 33 par l'in- termédiaire duquel il peut être branché sur l'entrée de consigne 31 de l'amplificateur différentiel 32. Le cir- cuit 29 de mémorisation et de commande peut être réali- sé de différentes façons. Par exemple et avantageusement, il peut être constitué par un microprocesseur convenable- ment programmé pour agir sur la boucle d'asservissement et également et avantageusement pour exécuter d'autres fonctions du tour telles que par exemple la commande du mouvement longitudinal de la molette, la commande du mo- teur d'entraînement du tour, l'actionnement de la poupée mobile, le contrôle de certains paramètres, etc. Au cours du fonctionnement manuel, l'opérateur peut choisir plusieurs gammes de poussées allant de O kg à une valeur de poussée maximale. A titre d'exemple et pour fixer les idées seulement, les trois premières posi- tions du sélecteur 33 peuvent correspondre aux plages de réglage suivantes: - borne 33a: O à 2000 kg - borne 33b: O à 1320 kg - borne 33c: O à 666 kg Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus. Par exemple, une boucle d'asservissement analogue à celle utilisée pour le mouvement transversal de la molette peut être employée pour le mouvement longitudinal. Par ailleurs, pour la programmation du mode de fonctionnement automatique, il est possible d'utiliser des montages à relais et potien- tiomètres fournissant des signaux de consigne à l'ampli- ficateur 30 dans un ordre donné en fonction d'un programme pré-établi. On voit donc que grâce à l'invention, on élimine les inconvénients des dispositifs de repoussage de la technique antérieure, le tour suivant l'invention permet- tant de régler et de contrôler très précisément l'effort de travail de la molette 6 dans plusieurs plages de régla- ge à partir d'un effort nul jusqu'à la valeur maximale prévue dans la plage sélectionnée. Ainsi, on peut exécu- ter sur la même machine des travaux d'ébauchage et de fi- nition sur des matériaux à duretés très variées, tels que l'acier inoxydable, l'acier au carbone, l'aluminium, etc, et à épaisseurségalement très variées. En outre, aucun gabarit mécanique n'est nécessai- re pour le fonctionnement en tour automatique. Enfin, bien que dans la description qui précède, on utilise une molette pour travailler les pièces, les spécialistes comprendront que l'on peut utiliser d'autres outils, tels que par exemple un "brunissoir", une boule ou autre. REVEND ICATIONS 1. Machine pour le repoussage/fluotournage com- portant un dispositif (2) de mise en rotation d'un man- drin (4) autour d'un axe horizontal (X-X), ce mandrin (4) présentant le profil intérieur de la pièce à obtenir et étant destiné à coopérer avec un outil de travail (6) qui est monté sur un chariot (9) capable d'effectuer deux mouvements perpendiculaires (a,b) entre eux, au moins le mouvement à peu près transversal (b) de l'outil (6) par rapport à la génératrice moyenne du mandrin étant commandé par une boucle d'asservissement (30) reliée à l'organe de commande (43) du dispositif moteur (13) assurant ce mouvement transversal, machine caracté- risée en ce que ladite boucle d'asservissement (30) com- porte en tant que générateur de signal réel ou instanta- né au moins un capteur (22) sensible à l'effort exercé par l'outil (6) sur l'objet en cours de formage ainsi qu'un générateur de signaux de consigne (23,29) représen- tant l'effort à exercer par l'outil (6). 2. Machine suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que ledit générateur de signaux de consigne comporte un dispositif (23) à actionnement manuel. 3. Machine suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit générateur de signaux de consigne comporte un circuit de mémorisation et de commande (29) dans lequel sont mémorisés des signaux de consigne destinés à être sélectivement appliqués à la- dite boucle d'asservissement (30). 4 - Ilachine suivant l'une quelconque des revendi- cations 2 et 3 prises ensemble, caractérisée en ce qu'il est prévu un sélecteur (33) associé à des moyens (37a à 37c) pour appliquer à ladite boucle plusieurs plages de signaux de consigne. - Machine suivant la revendication 4, carac- tériséeen ce que ledit sélecteur (33) comporte une posi- tion supplémentaire permettant de brancher la boucle d'asservissement (30) soit sur le dispositif à action- nement manuel (23) soit sur le circuit (29) de mémorisa- tion et de commande, ce dernier étant relié par son en- trée de mémorisation à l'entrée de consigne (31) de ladite boucle (30) pour la mémorisation des signaux au cours d'un cycle de fonctionnement manuel du tour. 6. Machine suivant l'une quelconque des reven- dications 2 à 5, caractérisée en ce que ledit dispositif d'actionnement manuel (23) comporte un potentiomètre (24) dont le curseur (25) est solidaire d'un organe de comman- de (26) rappelé dans une position de réglage zéro par un organe élastique (28) destiné à fournir une sensation d'effort à un opérateur au cours de la commande manuelle du tour. 7. Machine suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisée en ce que le chariot (9) por- tant la molette de travail (6) comporte un dispositif de montage en forme de potence (16,19) de la branche horizontale de laquelle est solidaire une chape (20) por- te-molette par un bord seulement de son âme, et en ce que le ou lesdits capteurs (22) sensibles à l'effort exercé par la molette (6) sont placés entre la branche verticale dudit dispositif de montage en forme de potence (16,19) et la partie libre de l'âme de la chape (20).