Brevet FR2545418A1 — publié le 19841109

-1 - L'invention concerne une presse à former et plus particu- lièrement une presse plieuse. Les presses à former comportent généralement deux tabliers dont l'un appelé coulisseau est mobile. Les tabliers sont équipés de moyens pour porter des outils de formage, la tôle étant disposée entre les outils des tabliers pour être façonnée sous l'action combinée du coulisseau et du ta- blier fixe opposé. Le coulisseau est généralement mû hydrauliquement par des vérins mais d'autres moyens pneumatiques ou mécaniques peuvent évi- demment être utilisés. Une disposition classique de presse plieuse consiste à sou- mettre le coulisseau à l'action de deux vérins d'extrémités tandis que le tablier fixe repose sur deux appuis situés sensiblement dans l'alignement desdits vérins par rapport à la direction de déplace- ment du coulisseau. Dans ce type de disposition, dite à poussée latérale, la tôle ainsi formée entre les outils les soumet à une charge presque uniformément répartie, de telle sorte que chaque tablier est sensi- blement dans les mêmes conditions de charge et de déformation. Toutefois il est clair que dans ce cas les courbes de défor- mation longitudinale des tabliers, chacune sous forme d'un arc uni- que, sont sensiblement symétriques par rapport au plan de séparation des tabliers de telle sorte que l'écart maximum entre les tabliers se situe au voisinage du milieu des points de poussée (vérins et ap- puis fixes) et représente deux fois la déformation maximale de chaque tablier. L'écart maximum entre les deux tabliers est un paramètre im- portant de la précision du pli réalisé et dans le cas sus-mentionné les deux tabliers en action étant plus écartés au milieu qu'aux ex- trémités, le pli sera plus ouvert au centre qu'auxdites extrémités. Pour diminuer l'écart maximum entre les deux tabliers défor- -2- més et améliorer ainsi le pli de la tôle, il a été imaginé de sou- mettre l'un des tabliers à deux vérins d'extrémités ou respectivement deux appuis et l'autre tablier à un appui ou respectivement un ou plusieurs vérins disposés en son centre (disposition dénommée ci après à poussée centrale). Dans ce cas les déformations des tabliers, également chacu- ne sous forme d'un arc, sont incurvées dans le même sens et on ré- duit de manière importante l'écart maximum entre les deux tabliers puisque dans ce cas l'écart maximum est obtenu par soustraction des flèches de chaque courbe de déformation, alors que dans le cas à poussée latérale, l'écart maximum était obtenu par addition des- dites flèches. Il est aussi possible d'imaginer un dispositif à poussée latérale avec compensation par un ou plusieurs vérins médians. Bien évidemment les écarts maximums des tabliers sont éga- lement fonction d'autres facteurs et notamment de l'inertie des tabliers Par exemple, pour des écarts maximums sensiblement égaux entre les deux dispositions à poussée latérale et poussée centrale, les inerties des tabliers de la disposition à poussée centrale seraient considérablement réduites. Toutefois le calcul montre que les courbes de déformation des tabliers ont des formes mathématiques différentes de telle sor- te qu'elles ne peuvent pas être parallèles contrairement à ce qui est généralement affirmé dans ce cas. Dans la disposition à poussée centrale si l'écart maximum des tabliers est réduit par rapport à la disposition à poussée la- térale, elle présente néanmoins un grave inconvénient. En effet, dans la disposition à poussée latérale, si l'é- cart maximum est important, par contre la tôle formée reste sensi- blement dans le plan de symétrie entre les deux tabliers, alors que dans le cas à poussée centrale, la tôle est contrainte de suivre une ligne située sensiblement entre les deux courbes de déformation. Dans certains cas cet inconvénient provoque une déformation en for- me de sabre sur la pièce, bien que l'angle de pliage tout au long de celle-ci soit assez correct. Le but de l'invention est de proposer une disposition qui permette de minimiser l'écart maximum entre les deux tabliers et -3- de diminuer les déformations maximums de chaque tablier afin de mi- nimiser l'effet de "sabre" évoqué ci-avant Pour une presse plieuse par exemple, la réduction de l'écart maximum réduit l'écart de tolé- rance sur le pli. Il s'agit donc de conserver, voir améliorer les meilleurs résultats de l'art connu concernant l'écart maximum tout en diminu- ant au mieux les flèches de déformation. Il est clair en outre que si l'invention est plus particu- lièrement destinée aux presses plieuses, elle concerne aussi toute sorte de presses, par exemple à planer,à emboutir etc. Le but sus-mentionné est atteint selon l'invention, de ma- nière surprenante, en s'écartant des idées reçues. En effet la presse à former selon l'invention, dont chaque tablier est soumis à des points de poussée, résultant de la réac- tion d'appuis fixes et/ou de l'action directe ou transmise de vé- rins, est remarquable en ce que la répartition et le nombre des points de poussée de chaque tablier sont tels que la courbe de dé- formation longitudinale de chaque tablier en action pour un forma- ge sur toute la longueur de la presse, est ondulée et symétrique par rapport à son point milieu tandis que les deux courbes présen- tent des maximums et des minimums ayant sensiblement les mêmes coordonnées longitudinales. Les courbes de déformation sont donc ondulées et-non plus réduites à un seul arc comme précédemment, ce qui est à priori ori- ginal par rapport au but à atteindre. Selon un mode de réalisation préféré, l'un des tabliers est soumis à un nombre entier N de points de poussée, au moins égal à deux, tandis que l'autre tablier opposé est soumis à (n+l) points de poussée qui sont décalés et alternés deux à deux avec les N points de poussée du premier tablier par rapport à des pa- rallèles à la direction de déplacement du tablier mobile, lesdits points de poussée des deux tabliers étant disposés symétriquement par rapport au plan médian perpendiculaire auxdits tabliers. Avantageusement le décalage des points de poussée d'un tablier par rapport à l'autre, qui est fonction de la longueur -4- de formage totale possible, et la répartition des efforts sur les tabliers sont déterminés de manière à obtenir (n+l) points communs et sensiblement alignés sur les courbes de déformation y compris les deux points d'extrémité, et ceci dans l'hypothèse d'un formage sur toute la longueur des tabliers. L'invention préconise en outre que le rapport des inerties entre les deux tabliers soit de préférence déterminé de manière à obtenir un écart maximum, entre les courbes de déformation, le plus réduit possible. Il est également possible de faire varier les inerties le long de chaque tablier comme il sera dit ci-après. L'invention prévoit également une disposition particulière et originale des points de poussée intermédiaires dans le cas de tabliers composés, de même que des moyens d'asservissement notam- ment pour la réparition des efforts sur les tabliers. L'invention sera bien comprise à la lecture de la descrip- tion qui va suivre, d'un mode de réalisation d'une presse plieuse donné à titre d'exemple et qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma montrant la disposition des points de poussée dans le cas d'une presse à "cinq points", les figures 2 a à 2 d sont des graphiques représentant les courbes de déformation des tabliers en fonction de diver- ses caractéristiques, la figure 3 est une vue simplifiée en perspective, d'une presse selon un mode de réalisation, avec, par endroits, des arrachements pour une meilleure compréhension, la figure 4 est un shéma de principe des moyens de com- mande et d'asservissement. La figure 1 shématise le principe de l'invention pour une poussée dite cinq points, chaque point de poussée représenté ici par une double flèche pouvant être comme il a déjà été dit, un ap- pui fixe ou la transmission directe ou indirecte de l'action d'un vérin. La répartition de la force de pliage F est indiquée sur la -5- figure 1 au moyen d'un coef Eicient k dont il sera question ci-après et en supposant une longueur totale de pliage possible égale à 2 L. Les points de poussée du tablier supérieur (s sur les figu- res 1 et 2 a à 2 d) sont au nombre de trois disposés symétriquement et ceux du tablier inférieur (i) opposé sont au nombre de deux. Comme on peut le constater les points de poussée du tablier inférieur sont décalés d'une valeur \ par rapport aux points extrê- mes du tablier supérieur et alternés avec ceux-ci (la valeur de X étant une fonction proportionnelle de 2 L). Les courbes de déformation pour ce type de disposition, en coordonnées rectangulaires x et y (x étant considéré dans le sens de la longueur des tabliers) sont représentées sur les figu- res 2 a à 2 d). Les courbes 2 a à 2 d correspondent bien sûr à des fonctions mathématiques qui permettent d'étudier l'écart maximum (Emax) en- tre les deux courbes. En outre il y a lieu de noter que les courbes 2 a à 2 d sont faites dans l'hypothèse d'un pliage sur toute la longueur 2 L possible et pour des inerties Is et li constantes le long de cha- que tablier (s) et (i). L'inventeur à trouvé qu'il existait une relation entre k et les valeurs du décalage >,pour un rapport d'inertie I=J donné, pour que les deux courbes aient trois points communs (M et les deux points extrêmes O et O '), c'est-à-dire pour passer de la cour- be 2 a à 2 b Autrement dit k est sous cette condition fonction de X et J. En rajoutant la condition pour que les trois points 0,M, et O' soient sensiblement alignés (figure 2 c), c'est-à-dire pour que le milieu de chaque tablier se trouve sensiblement dans l'alignement de ses extrémités, il est alors possible de déterminer les valeurs à donner à k et X Enfin en recherchant un minimum pour Emax on peut optimiser la valeur de J. Les figures 2 a à 2 c sont faites dans l'hypothèse de J=l et on peut voir sur la figure 2 d, la courbe (s') obtenue avec une va- leur de J optimisée (on peut noter au passage que le minimum de -6- Emax pour une valeur de J donnée en l'occurence 1 sur la figure 2 c correspond sensiblement à l'alignement des trois points. La valeur L sera imposée par les besoins (capacité de plia- ge égale à 2 L) et s'il n'est pas possible de choisir alors exactement les valeurs de k, J et A, déterminées ci-avant,en fonction des autres contraintes de fabrication (poids total, coût etc) il sera toujourspossible de déterminer la ou les meilleures valeurs de l'un ou de deux paramètres en fonction des ou de la valeur fixées pour les autres et ceci d'autant plus que les résultats obtenus dépassent l'espérance de concordance entre le calcul et les toléran- ces matérielles. Les figures 2 c et 2 d montrent bienen outre,que le fait d' imposer un alignement aux trois points 0, M et O ' impose à l'axe de la tôle qui se trouverait être disposée entre les tabliersd' être ramené au voisinage de la ligne droite (il est clair que les courbes des figures 2 a à 2 d sont représentées abstraction faite de la tôle). Dans ce qui a été dit ci-avant, l'inertie (Ii, Is) de cha- que tablier était supposée constante tout au long dudit tablier mais il est envisageable d'améliorer encore le dispositif en ima- ginant une variation d'inertie le long de la longueur d'au moins l'un des tabliers pour ramener sa courbe de déformation le plus près possible de la ligne droite et/ou réduire encore l'écart maxi- mun entre les courbes de déformation. Techniquement il est possible d'obtenir les résultats dé- crits ci-avant de nombreuses façons Le tablier mobile ou coulis- seau peut aussi bien être le tablier inférieur que le tablier supé- rieur, ceux-ci pouvant en outre être monoblocs ou composés De même les points de poussée peuvent être des vérins de poussée, des vérins de cambrage ou de correction ou des appuis fixes. La figure 3 montre un mode de réalisation possible. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, c'est le ta- blier supérieur 1 qui est mobile et qui est dénommé ci-après coulisseau tandis que le tablier inférieur 2 est fixe. Le coulisseau 1 et le tablier fixe 2 sont montés dans un -7- bâti formé de deux flasques 3 et 4 réunis entre eux notamment par une poutre de contreventement 5 servant en outre de caisson de dis- tribution. Le coulisseau 1 coulisse à l'aide de moyens de guidage trans- versaux et longitudinaux non représentés plus spécialement. Le coulisseau 1 est dans cet exemple, un tablier composé et comporte une âme centrale 6 à laquelle sont assujetties deux joues latérales 7, 8 disposées de part et d'autre de l'âme 6. Les joues 7, 8 et l'âme centrale 6 sont solidarisées entre elles par des pions ou broches 9 et 10. Le tablier fixe 2 est composé sensiblement de la même ma- nière par une âme centrale 11 solidaire de deux joues 12 et 13 au moyen de pions ou broches 14, 15. Le coulisseau 1 est mû par des vérins 16 et 17 disposés à ses extrémités et de manière telle qu'ils agissent sur les joues 7 et 8 du coulisseau et donc, par réaction des pions 9 et 10,-sur 1 '. âme centrale 6, qui comme le montre le dessin dépasse lesdites joues de telle sorte que c'est elle qui agira sur la tôle à plier par l'intermédiaire d'un outil dont elle sera équipée Dans 1 ' exemple représenté les vérins 16 et 17 sont doubles et les axes mé- dians de poussée passent par les pions 9 et 10. Les joues 12 et 13 du tablier 2 comportent sur le dessus une poutre 18 destinée à recevoir l'outil conjugué de celui porté par le coulisseau de telle sorte qu'ici l'effort est transmis par les pions 14 et 15 à l'âme centrale 11 supposée fixe. Il est clair qu'il s'agit ici d'un exemple de réalisation et qu'il est possible d'imaginer au moins l'un des tabliers sous forme monobloc ou d'inverser les parties travaillantes des tabliers qui pourraient être les joues 7, 8 pour le coulisseau 1 et l'âme centrale 11 pour le tablier 2, plutôt que, comme représenté, l'âme 6 du coulisseau et les joues 12, 13 du tablier 2. Dans le mode de réalisation représenté, la partie centrale du coulisseau (dans le sens de sa plus grande dimension), présente une trouée dans laquelle est aménagé un vérin de cambrage 19. Ce vérin 19 est disposé de manière à solliciter l'âme cen- trale 6-du coulisseau en s'appuyant sur les joues 7 et 3 (il pourrait s'agir de l'inverse avec des joues 7 et 8 travaillantes) Dans le cas d'un tablier monobloc le vérin 19 pourrait être par exemple disposé dans une encoche dudit tablier et prendre appui sur la poutre 5 On retrouve bien dans la représentation de la figure 3 la disposition des points de poussée de la figure 1, a savoir un cou- lisseau muni de trois points de poussêe-sous la forme des pions 9, (en réaction des vérins 16, 17) et du vérin 19 tandis que le ta- blier 2 présente deux points de poussée sous la forme des appuis fixes 14 et 15 décalés par rapport aux points de poussée du coulis- seau. Une telle presse est bien sûr pourvue d'un ensemble de com- mande de régulation et d'asservissement et la figure 4 schématise à titre d'exemple au moins en partie un tel ensemble Sur cette fi- gure on retrouve,selon des dispositions et des formes un peu dif- férentes que celles de la figure 3 puisqu'il s'agit d'un schéma de principe, le coulisseau 1, le tablier fixe 2, les flasques de bâti 3 et 4, les vérins de poussée 16, 17 et le vérin de cambrage 19. Les vérins 16, 17 et 19 sont commandés par des valves d' asservissement respectivement Sl, 52, et 53 alimentées par des pom- pes Pi, P 2 et des pompes auxiliaires Pa. Une logique électronique et/ou mécanique et/ou hydraulique (non représentée) prend des informations à partir de moyens de com- mande telle que la pédale schématisée en Pc, de moyens de saisie de données (consignes) et de moyens de mesure sous forme de capteurs de force Fl, F 2 qui mesurent en permanence la force de pliage réellement appliquée et saprépartition par rapport au plan de symétrie de la presse, de capteurs de position Cl, C 2 qui mesurent en permanence les positions relatives des extrémités du tablier 2 et du coulisseau 1 et d'un capteur de moment M qui mesure en permanence le moment de flexion au centre du coulisseau et dont il sera question plus en dé- tail ci-après (les flèches obliques représentées sur le dessin-figu- rent la liaison avec la logique). La pédale Pc commande par l'intermédiaire de la logique sus-mentionnée et des valves Si et 52: l'avance, l'arrêt et le retour du coulisseau 1. Les données ou consignes sont saisies par l'unité d'entrée de la logique et concernent la nature, l'épaisseur et éventuellement la longueur de la tôle ainsi que les caractéristiques du pli à obte- nir (angle du pli, dimensions de l'outillage) de manière à déter- miner une profondeur de pliage et donc une position de fin de course du coulisseau. L'unité de traitement de la logique exploite les consignes données et les informations qui sont reçues des moyens de mesure, pour moduler les commandes des valves d'asservissement. En approche, la comparaison des données de Cl et C 2 permet d'asservir le mouvement parallèle du coulisseau 1 par rapport au tablier 2 en agissant sur les valves Sl et 52. La comparaison desdites données de position par rapport à une position conventionnelle choisie permet en outre de déterminer la fin de la course d'approche (vitesse rapide) et de passer en vi- tesse lente de pliage. Les fonctions précédemment décrites sont évidemment les mê- mes en mouvement inverse (retour du coulisseau). Au cours du pliage la force F à appliquer est fonction des caractéristiques de la tôle (nature du métal, épaisseur, longueur). Cette force F est généralement déterminée au moyen d'abaques, ou par calcul dans le cas de certaines commandes numériques, puis pré- réglée sur la machine Les capteurs de force Fl et F 2 qui mesurent la répartition des poussées et qui sont disposés dans les flasques du bâti ou les pions ou ailleurs (vérins) délivrent ainsi deux informations à la logique qui sont la force totale de pliage F et, par différence, l'excentrement de la poussée. En agissant sur SI, B 2 la logique contrôle ainsi la confor- mité de la force réelle de pliage par rapport à la valeur théorique calculée et le parallélisme d'exécution du pli On peut toutefois noter ici que ce sont toujours les capteurs de position Cl, C 2 qui servent de référence d'asservissement pour le parallélisme, la don- née d'excentrement étant exploitée par ailleurs. Tous ces moyens permettent ainsi de tenir compte des carac- téristiques de la tôle et de sa position par rapport au plan de sy- métrie. -10- Les études et calculs du départ (figures 1 à 2 d) qui ont permis de déterminer des valeurs de 3, k et A pour réaliser la presse ont été faits dans l'hypothèse d'une charge uniformément répartie sur les tabliers c'est-à-dire pour un pliage centré et s'appliquant en outre sur toute la longueur de la presse. Dans le cas d'un pliage sur une longueur partielle et/ ou excentrée on a vu comment les moyens décrits précédemment peu- vent en tenir compte. Toutefois il y a lieu de corriger les données provenant des capteurs de position Cl, C 2 puisque les positions des extrémités des tabliers ne correspondent pas avec les cotes réelles au ni- veau des extrémités de la tôle et qu'en outre il y a lieu d'asser- vir aussi la force de cambrage, c'est-à-dire d'agir sur la valeur à donner alors effectivement au coefficient k qui dépend de 1 ' excentrement et de la longueur réelle de pliage. La longueur de la tôle à plier peut être affichée et saisie par la logique comme il a déjà été dit, mais il est particu- lièrement intéressant et original de la déterminer au moyen du cap- teur M dont les mesures sont fonctions de ladite longueur de plia- ge, de la force F et de l'excentrement. Etant donné que la force F et l'excentrement sont captés par ailleurs, la logique peut facilement, à partir des informations du capteur M, en déduire la valeur de k, De très nombreuses variantes peuvent être imaginées comme il a déjà été dit sans sortir du cadre de l'invention (coulisseau inférieur, coulisseau à deux points et tablier fixe à trois points). En outre il est clair que le mode de réalisation à cinq points peut être étendu à d'autres réalisations à 7, 9 points etc (voir des nombres pairs) pour lesquelles d'autres vérins de cambrage que le vérin 19 sont prévus, lesquels peuvent être disposés de la ma- nière décrite ci-avant dans les tabliers composés De plus le cap- teur de contrainte M peut-être disposé autrement, sur l'autre ta- blier, par exemple. Enfin il est clair que si la description se rapporte plus spécialement à une presse plieuse, l'invention n'est pas limitée à ce type particulier mais s'applique à toute sorte de presse-à for- mer. -11 REVENDICATIONS 1) Presse à former dont chaque tablier est soumis à des points de poussée, résultant de la réaction d'appuis fixes et/ou de l'action directe ou transmise de vérins, caractérisée en ce que la répartition et le nombre des points de poussée de chaque tablier sont tels que la courbe de déformation longitudinale de chaque ta- blier en action pour un formage sur toute la longueur de la presse, est ondulée et symétrique par rapport à son point milieu tandis que les deux courbes présentent des maximums et des minimums ayant sen- siblement les mêmes coordonnées longitudinales. 2) Presse à former selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'un des tabliers de la presse est soumis à un nombre en- tier N de points de poussée, au moins égale à deux, tandis que 1 ' autre tablier opposé est soumis à (n+l) points de poussée qui sont décalés et alternés deux à deux avec les N points de poussée du premier tablier par rapport à des parallèles à la direction de dé- placement du tablier mobile, lesdits points de poussée des deux tabliers étant disposés symétriquement par rapport au plan médian perpendiculaire auxdits tabliers. 3) Presse à former selon la revendication 2, caractérisée en ce que le décalage des points de poussée d'un tablier par rapport à l'autre qui est fonction de la longueur de formage totale possible et la répartition des efforts sur les tabliers sont déterminés de manière à obtenir (n+l) points communs et sensiblement alignés sur les courbes de déformation y compris les deux points d'extrémités et ceci dans l'hypothèse d'un formage sur toute la longueur des ta- bliers. 4) Presse à former selon la revendication 3, caractérisée en ce que le rapport des inerties entre les deux tabliers est déter- miné de manière à obtenir un écart maximum entre les courbes de dé- formation le plus réduit possible. ) Presse à former selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'au moins un tablier présente une inertie variable le long de sa longueur de manière à rapprocher sa courbe de déformation vers la ligne droite et/ou à réduire l'écart maximum -12- entre les courbes de déformation des tabliers. 6) Presse à former selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisée en ce que les points de poussée intermédiaires aux points de poussée d'extrémité sur le tablier soumis à (nul) points de poussée, résultent de l'action directe ou indirecte de vérins. 7) Presse à former selon lune des revendications 1 à 6 dont au moins l'un des tabliers est composé d'une âmecentrale pri se entre deux joues latérales auxquelles elle est solidarisée, ca- ractérisée en ce que certains au moins des points de poussée inter- médiaires du ou des tabliers sont formés par des vérins aménagés de manière à solliciter, soit l'âme centrale porteuse de l'outil de formage en prenant appui sur les joues latérales, soit ces derniè- res, alors porteuses de l'outil, en prenant appui sur l'âme centra- le. 8) Presse à former selon l'une des revendications 1 à 7 dont au moins le tablier mobile ou coulisseau ( 1) est composé d'une âme centrale ( 6) prise entre deux joues latérales ( 7,8) auxquelles elle est solidarisée, caractérisée en ce que le coulisseau est mu- ni de (n+l) points de poussée dont les points d'extrémités ( 9, 10) résultent chacun de l'action d'au moins un vérin de poussée ( 16,17), agissant, soit sur les joues latérales ( 7,8) pour transmettre l'ef- fort à l'âme centrale, soit sur cette dernière ( 6) pour transmettre l'effort aux joues latérales ( 7,8) tandis que les points de poussée intermédiaires sont formés chacun par un vérin ( 19) agissant, direc- tement sur l'âme centrale ( 6) ou respectivement les joues latérales ( 7,8) et en prenant appui sur les joues latérales ( 7,8) ou respec- tivement sur l'âme centrale ( 6), les points de poussée du tablier fixe ( 2) opposé étant constitués par des appuis fixes ( 14,15). 9) Presse à former selon l'une des revendications 1 à 8 mu- nie de capteurs (CI, C 2) contrôlant la position des tabliers, de capteurs de force (Fl, F 2) aménagés pour mesurer la répartition des poussées et d'une logique d'asservissement, presse caractérisée en ce qu'elle est en outre pourvue d'un capteur (M) disposé sur l'un des tabliers et donnant une information qui est notamment fonction de l'excentrement de la tôle à former et de la longueur de celle-ci de manière à permettre l'asservissement, par la logique, de la réparti- -13 tion des efforts sur les vérins de poussée ( 16,17) et de cambrage ( 19) et éventuellement de corriger les données des capteurs (C 1,C 2) de position, dans le cas d'un formage sur une longueur partielle de la presse et/ou excentrée.