Brevet FR2521469A1 — publié le 19830819

La présente invention a pour objet une cisaille pour la découpe de tôles . On sait que la découpe des tôles d'épaisseurs fines, moyennes ou fortes se fait couramment à l'aide de cisailles méca à lames rectilignes niques ou hydrauliquest comportant une lame fixe et une lame inclinée mobile pénétrant dans la tale progressivement d'un bout à l'autre de la longueur de la cisaille . les résultats sont satisfaisants pour certains types de travaux.Toutefois lorsqu'il s'agit d'automatiser le travail, on constate que la cadence est réduite en raison du temps de dégagement de la lame mobile, et que d'autre part, la descente de la lame inclinée sous le niveau de la tôle coupée d'une quantité légerement supérieure à la course de ladite lame gene considérablement l'installation d'un dispositif de maintien, d'4facua- tion ou d'empilage du produit cisaillé. Ces mécanismes lorsqu'ils existent, sont donc complexes, lourds ,lents et onéreux. Ces constatations redonnent tout son intérSt au principe bien connu de la cisaille à lame courbe, mais en révisant complètement la cinématique de cette cisaille. Ainsi le brevet français n0 73 32 867 ( 2 198 813 ) propose une cisaille à commande hydromécanique , équipée d'un mécanisme à bielles. Malheureusement, les mécanismes de ce genre sont complexes et rencontrent des difficultés de fonctionnement importantes, de sorte que les cisailles ainsi équipées n'ont pas connu de développementsi importants à ce jour l'invention a donc pour but de résoudre ces difficultés en proposant une cisaille dont la mécanique soit relativement simple et d'un fonctionnement particulièrement fiable Suivant l'invention, les moyens pour faire osciller la lame curviligne sont hydrauliques et sont asservis par un dispo sitif électronique programmé pour commander les courses respectives des extrémités de la lame curviligne durant les cycles successifs d'oscillations de celle-ci . Conformément à un mode de réalisation préféré , les moyens hydrauliques comprennent deux vérins hydrauliques dont les tiges sont respectivement articulées sur une extrémité de la lame cur viligne oscillante r ces vérins étant sensiblement verticaux et commandés chacun par une servovalve asservie au dispositif électronique l'asservissement électronique des vérins hydrauliques permet de résoudre avec élégance les difficultés mentionnées ci-dessus , en pilotant des vérins hydrauliques dont la position est contrôlée en permanence en fonction d'une équation mise en programme et suivie pas-à-pas. Dans ces conditions, le mécanisme de la cisaille devient particulièrement simple, puisque la lame curviligne mobile est poussée par deux vérins hydrauliques placés verticalement aux extrémités de cette lame . La course combinée des deux vérins se traduit par un"roulement"de la lame courbe, dont le point de tangence sur la lame fixe se déplace à vitesse constante d'un bout à l'autre de cette dernière D'autres particularités et avantages de l'invention apparateront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels on a représenté un mode de réalisation non limitatif de l'invention la figure 1 est une vue en élévation simplifiée et partielle d'une forme de réalisation de la cisaille selon l'invention et de son circuit hydraulique La figure 2 est un schéma bloc d'une forme de réalisation possible du dispositif électronique d'asservissement des vérins hydrauliques équipant la cisaille de la figure 1. La figure 3 est une vue schématique montrant la lame courbe au début de sa course de cisaillage et sa position par rapport } la lame fixe La figure 4 est une vue schématique analogue à la figure 3 montrant différents paramètres géométriques de la cisaille La figure 5 est un diagramme illustrant les courses respectives des deux vérins hydrauliques en fonction du déplacement du point de tangence de la lame curviligne sur la lame fixe rectiligne la cisaille représentée schématiquement à la figure 1 est destinée à la découpe de tôles d'épaisseurs variables, fines moyennes ou fortes .Cette cisaille comporte une lame recti ligne (1) et une lame c-urviligne(2)disposée au dessus de la lame(1), ainsi que des moyens pour faire osciller la lame curviligne(2)d'une extrémité à l'autre de la lame fixe(1) afin de découper une tôle non représentée Ces moyens comprennent deux vérins hydrauliques,(3,4)montés verticalement chacun à une extrémité de la lame curviligne(2.) les tiges(3a,4a) de ces vérins(3,4)sont respectivement articulées sur une extrémité de la lame 2, par exemple dans des enc#ches (5,6 )formées aux extrémités correspondantes de la lame(2.) les vérins(3,4)sont supportés par le bati non représenté de la cisaille. A chaque vérin(3,4)est associé une servovalve respective (7,8)de commande,connue en soi et qui ne sera donc pas décrite en détail. Chaque servovalve(7,8)est reliée au vérin cbrrespondant(3,4)par un dispositif de canalisations, ( 9,11) comportant un clapet(12 , 13 )à ouverture pilotée et un clapet anti-retout( AR2 - AR3) . les dispositifs(9,11)sont connus en soi , et permettent de commander les déplacements des tiges(3 a , 4 dans un sens ou dans l'autre en fonction de la position du tiroir distributeur de la servovalve res pective (7,8). le circuit de commande des servovalves (7,8) est constitué de la manière suivante le moteur (12) entrain une pompe (13) reliée à une série de vérins serre-t8le (ST) qui sont connectés à une électrovalve (EV) avec interposition d'un clapet piloté (CP) et d'un clapet de séquence à ouverture totale (CS). Ce dernier communique avec une canalisation (14) d'alimentation des servovalves (7,8) par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour (AR1). les servovalves (7,8) sont reliées ensemble par une seconde canalisation (15) reliée au retour au réservoir. Ce circuit de commande des servovalves (7,8) de type connu en soi, ne sera pas davantage décrit en détail. le dispositif électronique d'asservissement des servovalves (7,8) et des vérins correspondants (3,4) comprend (#ig. 2) - Une logique de commande (suc) alimentée électriquement par une alimentation (16), reliée d'une part à un organe (17) de délivrance d'un ordre de cisaillage constitué, par exemple d'une pédale, et d'autre par à une horloge (H) capable d'émet tre des trains d'impulsionsde fréquenoeréglable par un organe approprié (f). Un manocontact de serre-t8le (MOU) interposé entre les clapets (CS) et (CP) donne la consigne électrique à la logique (LC) pour la faire entrer en fonction. - Un système d'adressage (AD) relié à la logique de commande (ic) et à l'horloge (H) par l'intermédiaire d'une porte (Fi), laissant passer les impulsions au système d'adressage (AD) si la lame oscillante 2 est correctement positionnée, le système d'adressage AD avançant d'un pas à chaque impulsion de l'hor- loge E. - Deux mémoires (Mt, M2) reliées au système d'adressage (AD) pour recevoir de ce dernier les adresses obtenues, et qui sont connectées séparément à deux comparateurs (C1, C2) à travers une bascule B, ces comparateurs (Cl, C2) pouvant exécuter des comparaisons entre les ordres en provenance des mémoires (Ml, M2) et la position réelle des vérins (3,4) indiquée par des détecteurs (dl, d2) respectivement reliés aux comparateurs (ci, C2) - Et des amplificateurs (A12A3,A5 et A2, A4 , A6 ), dont les 3 premiers Al-A3-A5 sont reliés au comparateur Cl, tandis que les 3 derniers sont reliés ail: comparateur C2.D'autre part, les amplificateurs AI et AS sont reliés à la servovalys correspondante 7, tandis que les ac,,'nicateurs A2, A6 sont reliés de manière similaire à la servovalve 8.Ainsi les ordres transmis par les amplificateurs précités déterminent les positions respectives des tiroirs de distribution des servovalv.es 7,8. En effet, les amplificateurs A 1 - A6, reçoivent des consignes des comparateurs C1, C2, et commandent les servovalves 7,8 d'actionnement des vérins respectifs 3,4 et des extrémités correspondantes de la lame curviligne 2. les ordres donnés par les servovalves 7,8 sont d'autant plus énergiques que les écarts relevés entre les données provenant des mémoires Ml et M2 et la position réelle des vérins 3,4 sont plus importants Deux comparateurs supplémentaires A7, A8, sont interposés respectivement entre les comparateurs C1, C2 et les amrlifica- teurs AI àA6. les comparateurs A7 et A8 ont pour fonction de détecter le moment ou les ordres des servovalves 7,8 ont été exécutés , et autorisent,par l'intermédiaire d'une seconde porte P2 reliée à la porte , la poursuite du mouvement de la lame 2 par avance au pas suivant, et ainsi de suite jusqu'à détection de la fin du cycle de cisaillage par la logique de commande LC , qui déclenche alors l'ouverture des serre-t#le ST. le dispositif électronique d'asservissement est également pourvu d'un détecteur d3 relié à un comparateur A9 lui-mème connecté à la bascule B.Le détecteur d3 est susceptible d'informer le comparateur A9 du changement de position de la lame oscillante 2 à la fin d'une oscillation. Cette information déclenche la libération de la bascule B par la logique de commande LC, et autorise la déverssement du contenu des mémoires M1, M2 dans le comparateur opposé ( Ci ou C2) et ramène la lame 2 à sa position initiale lors du cisaillage suivant Aux comparateurs A7, A8, et A9 sont associés respectivement des organes d'ajustage R1,R2 et R3.Enfin, la logique BC est reliée à l'électrovalve EV. On exposera maintenant en référence aux figures 3 à 5 les relations mathématiques régissant les courses des extrémités de la lame curviligne 2 sous l'action des vérins 3,4 de commande. asservie au dispositif électronique qui vient d'strie décrit On définit tout d'abord les données suivantes -p est la pénétration de la lame curviligne 2 au dessous du niveau du plan horizontal de l'arête la de la lame fixe 1. Dans ce qui suit,on supposera que lton a p = 0 - Cd étant la course de ltextrémité droite de la lame mobile 2 ( figure 5 C, étant la course de l'extrémité gauche-de la lame mobile 2 - X étant la longueur de la lame fixe 1 x est l'abscisse du point de tangence de la lame mobile 2 sur la lame fixe 1 - h est la hauteur maximum de l'extrémité droite de la o lame mobile 2 au-.dessus de l'arête la -R est le rayon de courbure de 1'arête curviligne de la lame 2 #1 est l'inclinaison sur l'horizontale de la tangente à l'arête coupante de la lame 2 au point T1 (figure 3), défini comme l'intersection de l'arête de la lame 2 et de la face supérieure d'une tle d'épaisseur el (représentée en traits interrompus à la figure 3) &alpha;2 est l'inclinaison sur l'horizontale de la tangente à l'arê 2 te de la lame 2 au point T2, défini comme l'intersection de l'arête de la lame 2 et du plan horizontal supérieur d'une tôle dépaisseur e2 - el est l'épaisseur d'une t81e relativement fine posée sur l'arête la - e2 est l'épaisseur d'une tôle plus épaisse posée sur l'arête la - h est une hauteur intermédiaire de l'extrémité droite de la lame 2 au dessus de l'arête la (figure 4) - Bt OI est l'inclinaison sur l'horizontale de l'extrémité droi te de la lame 2 située à la hauteur h. On montre que pour une pénétration p = o on a cos&alpha; = - h R Or on sait, par les développements limités que cos&alpha;# 1 - &alpha; 2 +..... 2 donc, en égalisant ces 2 formules 1 - h = 1 - &alpha;2 R 2 et R 2 2 2 Si l'on remplace h par l'épaisseur de tôle e1 ou a : e1 =&alpha;1 R 2 de même avec une épaisseur de tôle e2, ou a = e2 &alpha;2 R 2 en définitive, on obtient et par exemple si e2 = 10 e1 on obtient &alpha;2 = 3,16&alpha;;1 Toujours avec une pénétration p = O, ho étant la dénivellation maxi à l'extrémité droite ou gauche de la lame mobile 2, et en prenant comme origine des courses les positions hautes des vérins, tiges complètement rentrées ou a tandis que la course du vérin gauche 3 est donnée par Dans le cas d'attaque de la tole par l'extrémité droite de la lame 2, il suffit de remplacer x par (L-x) dans chacune des équations ce qui revient à les permuter. La dérivée de ltéquation de CD dans le cas d'attaque à gauche donne la vitesse maximum donc également le débit maximum qui devra alimenter le vérin correspondant 4. Cette dérivée est et pour x = o on a d'où l'on tire le débit maximum que devra fournir la servovalve Q = II d x C' 4 D 4 où d est le diamètre du vérin. le diagramme de la figure~5 illustre les courses CD et des vérins 4,3 en fonction des déplacements des points de tangence x Far conséquent si la vitesse de déplacement du point de tangence est constante, les courbes de la figure 5 sont également fonction du temps . On en déduit de ce fait à chaque instant les débits d'huile dans chaque vérin. l'équation des courses des vérins 3,4 expliquée ei-dessus étant préalablement mise dans les mémoires Mi et M2 .ccnre- nablement programmée pour commander les courses des extrémités droite et gauche de la lame mobile 2, le fonctionne- ment de la cisaille qui vient d'être décrite est le suivant 1- l'ordre de cisaillage est donné par la pédale 17. 2- la logique de commande BC ferme l'électrovalve EV, les serre-têle ST se ferment et pincent la tale disposée entre les lames 1 et 2. 3- lorsque la pression est suffisante, le clapet CS s'ouvre et alimente les servovalves 7 et 8 par la canalisation 14. 4 - En même temps la logique de commande TC fait délivrer par l'horloge H des trains d'impulsion dont la fré pence est ajustable par l'organe f. 5 - Si la lame mobile 2 est bien positionnée, la porte P laisse passer les impulsions au système d'adressage AD qui avance d'un pas à chaque impulsion de l'horloge H. 6 - les adresses obtenues sont envoyées dans les deux mémoires M1 et M2 dont les données sont transmises séparément aux comparateurs Cl C2 à travers la bascule B. 7 - les comparateurs Cl et C2 comparent les ordres venus des mémoires M1 et M2 avec la position réelle des vérins 3,4, donnée par les détecteurs dl et d2 . les comparateurs Ci et C2 adressent ensuite une consigne aux amplificateurs Ai à A6, qui commandent les servovalves 7 et 8 Comme in dilué précédemment, les ordres donnés aux servovalves sont d'autant plus énergiques que les écarts constatés sont plus importants 8 - Pendant ce temps, les comparateurs A7 et A8 détectent les ordres au moment ou ils ont été exécutés , et ce avec un seuil d'écart réglé par R1 et R2. les comparateurs A7, A8 autorisent, via les portes P2 et Pi, la poursuite du mouvement de la lame mobile 2 par avance au pas suivant, et ainsi de suite jusqu a ce que la logique de commande SC détecte la fin du cycle de cisaillage. 9 - l'ordre est alors donné par la logique LC d'ouvrir l'électrovalve EV, ce qui libère les serre-tle ST et referme le clapet CS. 10 - Le détecteur d3 informe le comparateur A9 que la lame 2 a effectivement changé de position.la bascule B peut alors changer de position ,étant libérée par la logique de commande SC .Ainsi au cycle suivant, le contenu des mémoires M1,M2 est déversé dans les comparateurs opposés (C1,C2), ce qui ramène finalement la lame mobile 2 à sa position initiale lors du cisaillage suivant En plus des avantages déjà mentionnés ci-dessus, la cisaille selon l'invention présente les suivants Elle permet de régler la pénétration de la lame mobile 2 de telle façon que le cisaillage soit obtenu de façon store, et que de ce fait, la lame mobile 2 ne dépasse pratiquement plus le niveau inférieur de la tle qu'elle coupe. Ainsi, toute la place est disponible pour installer des sou tiens de tôles, anti-vrillage, convoyeurs, empilleurs, etc... le fait que la pénétration de la lame curviligne 2 soit qua siment nuIbconstitue l'un des avantages essentiels de la cisaille selon l'invention. il en résulte en effet que le partie coupée arrière de la tôle n'est pas poussée vers le bas comme dans les cisailles traditionnelles. On peut donc réaliser un dispositif de maintien de tle arrière fixe qui n'a pas besoin d'être éclipsé vers le bas pendant la coupe. Ce dispositif de maintien (non représenté aux dessins), peut être constitué soit d'une table fixe, soit d'un convoyeur à bandes, soit de supports fixes de formes diverses,soit encore d'un dispositif oscillant symétrique de la lame curviligne 2. On constate de plus que lorsque la lame 2 "roule" par exem ple de la gauche vers la droite pour faire une coupe, elle se trouve prête pour faire une nouvelle coupe à la fin de cette coupe, en 11roulant" cette fois de la droite vers la gauche. il nty a donc plus de perte de temps due à la remon tée de la lame mobile, comme dans les cisailles à lame mobile r#ectiligne. Ainsi la cisaille selon l'invention ne présente plus les inconvénients des cisailles conventionnelles, et la qualité de coupe de celles-ci est conservée sinon améliorée. En effet, il n'est plus nécessaire de "réduire l'angle" lorsqu'on coupe de la tle mince puisque, le point de tan gence de la lame curviligne 2 à l'attaque de la tôle étant situé sur un arc de cercle, il y a réduction automatique de l'angle lorsque ltépaisseur diminue. (voir les équations ci-dessus). Enfin, l'asservissement des mouvements des extrémités de la lame curviligne 2 par le dispositif électronique illustré à la figure 2, permet de piloter de façon extremement précise les vérins hydrauliques 3, 4, dont les positions respectives sont commandées et vérifiées en permanence en fonction des équations explicitées ci-dessus et programmées dans les mémoires Ml, M2. l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et peut comporter des variantes d'exécution. Ainsi les mémoires M1, M2, pourraient être remplacées par deux calculateurs, les tops de l'horloge H donnant la valeur incrémentale de x dans les équations CD et C D G On peut aussi remplacer les vérins (3,4) par des vérins articulés aussi bien coté tige que coté fond de cylindre. Ceci permet de supprimer les encoches (5,6) agencées aux extrémités de la lame mobile 2. Dans cette variante, les vérins sont ver ticaux dans leur position d'origine et s'inclinent légèrement par rapport à la verticale pendant le travail de coupe. REVENDICATIONS 1 - Cisaille pour la découpe de t81es, comportant une lame rectiligne fixe (1), une lame curviligne mobile (2) et des moyens pour faire osciller la lame curviligne (2) afin de découper la tôle, caractérisée en ce que lesdits moyens sont hydrauliques et sont asservis par un dispositif électronique programmé pour commander les courses respectives des extrémités de la lame curviligne (2) durant les cycles successifs d'oscillations de celle-ci. 2- Cisaille selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens hydrauliques comprennent deux vérins hydrauliques (3,4) dont les tiges (3a, 4a) sont respectivement articulées sur une extrémité de la lame curviligne oscillante (2), ces vérins étant sensiblement verticaux et commandés chacun par une servovalve (7,8) asservie au dispositif électronique. 3- Cisaille selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif électronique comprend - une logique de commande (LC) reliée à une horloge (H) capa ble d'émettre des trains d'impulsions de fréquence réglable, - un système d'adressage (AD) reliée à une horloge (H) capable d'émettre des trains d'impulsions de fréquence réglable, - un système d'adressage (AD) relié à la logique de commande (lu), - des mémoires (M1, M2) reliées au système d'adressage (AD) pour recevoir de ce dernier les adresses obtenues et qui sont con nectées séparément à des comparateurs (cri, C2) qui peuvent exécuter des comparaisons entre les ordres en provenance des mémoires (mol, M2) et la position réelle des vérins (3,4) - et des amplificateurs (Ai, A3, AS, A2, A4 A6) reliés d'une part aux comparateurs (c1, C2) et d'autre part aux servo valves respectives (7,8), ces amplificateurs recevant des consignes des comparateurs (C1, C2) et commandant les servo- valves (7,8) d'actionnement des extrémités correspondantes de la lame curviligne (2). 4- Cisaille selon la revendication 3, caractériséeen ce que des comparateurs supplémentaires (A7, A8) interposés entre les comparateurs (C1, C2) et les amplificateurs (A1 , A2) détectent le moment où les ordres des servovalves (7,8) ont été exécutés, -et autorisent la poursuite du mouvement de la lame (2) jusqu'à détection de la fin du cycle de cisaillage par la logique de commande (lu), qui déclenche alors l'ouverture alun serre-tle (ST). 5- Cisaille selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que le dispositif électronique d'asservissement est pourvu d'un détecteur (d3) relié à un comparateur (A9), ce détecteur étant susceptible d'informer le comparateur (A9) du changement de position de la lame (2) à la fin d'une oscillation, ce qui autorise le déversement du contenu des mémoires (M1, M2) dans le comparateur opposé (# ou C2) et ramène la lame (2) à sa position initiale pour le cisaillage suivant 6-cisaille selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que les mémoires (muet M2) sont remplacées par des calcul laveurs. 7-Cisaille selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, ca ractérisée en ce que la pénétration (p) de la lame curviligne (2) au-dessous du niveau du plan horizontal de l'arête de la lame (1) étant supposée nulle, et : a, étant la course de l'extrémité droite de la lame mobile (2), - CG étant la course de l'extrémité gauche de la lame mobile (2), - L étant la longueur de la lame fixe (i) - x étant l'abscisse du point de tangence de la lame mobile (2) sur la lame fixe (1) - ho étant la hauteur maximum de l'extrémité droite de la lame mobile (2), au-dessus de l'arête (la) de la lame fixe (i) - R étant le rayon de courbure de l'arête de la lame mobile (2) ,le dispositif électronique est programmé pour commander les débits des vér#ins hydrauliques (3,4) et corrélativement les vitesses des extrémités de la lame (2) et les courses CD et CG suivant les équations ces équations correspondant à une attaque de la tôle par l'extrémité gauche de la lame (2) et étant permutées lorsque l'attaque a lieu par l'extrémité droite. 8- Cisaille selon l'une des revendications 1 à 7, cnraeterisée en ce qu'elle est pourvue d'un dispositif de maintien arrière fixe de la tôle, pouvant être constitué notamment soit d'une table fixe, soit d'un Convoyeur à bandes, soit d'un dispositif oscillant symétrique de la lame curviligne(2)*