Brevet FR2557025A1 — publié le 19850628

L'invention concerne une presse à vis avec un embraya- ge pour la vis et un volant entrainé à rotation ininterrompue, un accouplement placé entre le volant et un disque à vis ainsi qu'une masse de réaction accouplée au volant et pilotant un mécanisme d'accouplement à décélération angulaire pour comman- der l'accouplement. L'estampage sous des presses à vis exige des puissances de travail relativement importantes et par conséquenti;un vo- lant lourd. Pour protéger la presse contre des contraintes inad- missibles dans le cas d'une frappe matrice contre matrice, on connait la possibilité d'accoupler le volant à la vis par l'in- termédiaire d'un accouplement à friction chargé par ressort. Les énergies superflues sont alors dissipées par friction dans l'accouplement à friction. Le document DE-PS 28 37 253 décrit un équipement de commande utilisant le glissement engendré dans l'accouplement par dépassement du couple de l'accouplement lors de la frappe dans la presse à vis, c'est-à-dire le mouvement relatif en- gendré entre le volant et la vis pour enclencher l'accouplement. A cet effet, on a prévu un taquet de commande sous forme de taquet pivotant longitudinal en contact avec la sur- face circonférentielle de la partie de l'accouplement fixée sur la vis lors de la marche synchronisée de cette dernière et du volant, et sous pression du fluide du piston correspon- dant. Dès qu'un glissement des parties de l'accouplement appa- rait en charge, c'est-a-dire que la vitesse de la partie de l'accouplement du côté vis diminue par rapport à la vitesse du volant, le taquet de commande pivote et s'escamote de la posi- tion d'attaque, de sorte que le piston du taquet de commande est déplacé par la pression de service résiduelle du fluide vers le centre de la presse. Ceci engendre une chute de pres- sion très rapide dans les compartiments des vérins et dans le compartiment de pression afférent de l'accouplement, ce qui entraîne le débrayage par l'intermédiaire des ressorts de rap- pel de l'accouplement. La mise sous pression du fluide se fait pneumatiquement. Il en résulte, avec des réactions de commande de ce genre, que le déclenchement de l'accouplement n'est ini- tié qu'à un moment o le couple transmissible est d'ores et; déjà dépassé. Un autre laps de temps s'écoule jusqu'à la réac- tion de l'accouplement pour diminuer le couple, pendant lequel il y a un travail de friction inutile entrainant de l'usure et de l'échauffement tout en détériorant le facteur de rende- ment. Par définition, la commande au moment o l'accouplement est surcharge, se fait trop tard. On connait également des mécanismes à décélération angulaire se servant des forces d'inertie de masses de réac- tion placées sur la vis. Selon le document DE-PS 28 01 139, la presse à vis est équipée d'un accouplement commandé par air comprimé et qui prévoit une soupape de purge rapide pneumatique. Avec un dis- que affecté en tant que masse mobile à la vis, le disque se déplace en fonction du retard de la vis de façon axiale par rapport à cette dernière, par l'intermédiaire d'une denture plate, au moment de la frappe et entraine ainsi la purge ra- pide de l'accouplement par l'intermédiaire de la commande pré- liminaire et de la commande principale. Le fait d'utiliser de l'air comprimé a pour inconvénient que le temps d'expansion nécessaire est relativement long. Il est certes possible de régler l'accouplement avec une pression d'air différente pour obtenir des couples différents et donc des forces de frappe différentes; neanmoins l'élément de commande fonctionnant par inertie n'est pas réglable de cette façon et ne réagit qu'en cas de décélération angulaire égale de la vis. Le document DE-PS 26 43 534 décrit une presse à vis à mécanisme à décélération angulaire utilisant les efforts d'i- nertie des masses de réaction placees sur le volant. L'équipe- ment d'accouplement est pourvu d'une jonction à articulation sauteuse dépendant de la vitesse de la vis de travail et en- trant en fonction après avoir atteint un certain effet de pressage, et qui est conçu en tant qu'avance à cliquet. Un vo- lant de commande en tant que masse de réaction exerce sur la jonction à articulation sauteuse une force qui engendre pour une certaine valeur un pivotement ou un saut de la jonction à articulation sauteuse, ce qui a pour effet un désaccouple- ment de la vis de travail et du volant. Cette construction exige de la part du mécanisme de commande des mouvements de réaction trop importants pour actionner l'accouplement, ce qui a pour effet d'allonger sensiblement le temps de réaction et d'être néfaste à l'ensemble du processus de commande. L'invention concerne un mécanisme d'accouplement à décélération angulaire équipé d'un accouplement embrayable par des masses de réaction en rotation avec le volant. L'objectif consiste en l'occurence à créer un mécanisme d'accouplement à décélération angulaire à réponse rapide et pour lequel la réaction peut se faire avant que l'accouplement ne patineo étant entendu que l'accouplement est comîandé au bon owent. L'invention résout ce problème dans la presse à vis précitée et équipée d'une masse de actio en prévoyant le ndécanise d'accoupicmel)t sous forme v'emrayae à comm ade uydra uique, en p entre la par-ic de I ccou1ement en rotatiw a-iec le volant et la masse de réactho)n uesppeSOUP récatrainte hydra;i iun eipen t et sen ttaot la so'pape de pr&contraivte à l'acticn du fluide sous pression sur la partie d'accouple- ment. Le fluide hydraulique utilisé sur l'embrayage à com- mande hydraulique est sensiblement moins compressible que l'air. En obtenant une pression plus élevée on réduit lee com- partiments et les volumes de commande. La diminution de pres- sion dans l'accouplement et donc la diminution du couple trans- missible se font plus rapidement, ce qui est important pour des motifs d'usure de t'accouplement, d'échauffement de l'ac- couplement et également de rendement énergétique. La diminu- tion de pression peut intervenir avant le début du patinage, ce qui est particulièrement important, alors que l'augmenta- tion de force consécutive se fait à l'aide du couple décrois- sant par l'intermédiaire des masses non fixées. Certes, il en est de même sur les presses à vis connues; néanmoins le di- mentionnement du disque d'accouplement en tant que support d'é- nergie essentiel des masses non fixées doit être choisi de façon à avoir le moins d'énergie possible en raison du pati- nage prolongé de l'accouplement et du couple maintenu de ce fait plus longtemps (jusqu'à l'arrét-dela vis) sur ces machi- nes. Etant donné que sur l'objet de l'invention la diminution de pression a lieu beaucoup plus rapidement, le dimensionne- ment des masses non assurées, notamment du disque de l'accou- plement, peut se faire de façon à obtenir une augmentation de force définie d'une part, et assurer la sécurité de la frappe matrice contre matrice et donc la sécurité contre une surcharge d'autre part. Les surfaces actives de la soupape de précontrainte peuvent être mises dans un rapport tel que la soupape de précontrainte réagit avant que l'accouplement ne commence à patiner pour l'effet de masse de la masse de réac- tion, en tenant compte du moment du couple de l'accouplement. Lors du début du patinage consécutif, il se produit d'ores et déjà une réaction concernant l'ouverture de l'accouplement, car la diminution de pression dans le compartiment de fluide comprimé de l'accouplement, a été amorcée avant le début du patinage. Le reste de l'augmentation de force pour atteindre la force finale a lieu, d'une part à couple décroissant et, d'autre part, par la masse non fixée qui se trouve en aval de l'accouplement (disque d'accouplement, vis, poinçon). Conformément à une autre caractéristique de l'inven- tion, la masse de réaction en tant que disque et la partie d'accouplement présentent chacun au moins un épaulement ra- dial entre lesquels est placée la soupape de précontrainte commandée par ressort. A cet effet, la soupape de précontrain- te est placée dans la conduite de sortie du fluide hydrauli- que. A ce sujet, il est important de souligner qu'en cas de variation de la force de frappe de la presse par le biais d'une mise sous pression différente de l'accouplement (couple de rotation différent de l'accouplement), le mécanisme d'ou- verture de l'accouplement s'adapte à ce réglage de la force de frappe. La diminution de pression dans l'accouplement est amorcée avant le début de patinage, indépendamment du réglage de la force de frappe (couple), c'est-à-dire dans des condi- tions de fonctionnement similaires. Etantdonné que la masse de commande et la soupape de précontrainte qu'elle influence sont placées à l'extérieur de l'accouplement, c'est-à-dire dans une zone d'accès facile, les possibilités d'entretien s'en trouvent améliorées. Conformément à une autre caractéristique de l'inven- tion, la soupape de précontrainte est équipée d'un piston coulissant logé sur la tige de la soupape, une butée étant placée entre un ressort agissant directement sur le piston et un autre ressort, et fixée sur la tige. De plus, le compar- timent de pression de la soupape de précontrainte communique par un étranglement avec le compartiment du piston. Celui-ci est conçu de façon à ce que son diamètre soit inférieur au diamètre du cône de soupape et supérieur au diamètre de la tige de soupape. Une conception de ce genre de la soupape de précontrainte permet d'obtenir d'une part une fermeture sûre lorsque la course de la presse commence (montée de pression dans l'accouplement) et d'autre part une ouverture plus ra- pide de la soupape lorsque cette dernière réagit. De plus et conformément à l'invention, un canal annu- laire est placé dans la conduite de retour du fluide sous pression. Ce canal peut être judicieusement conçu gràée à une garniture en forme de U placée sur la tête de la presse. Cette garniture est étanche avec une contre-garniture annu- laire montée sur la partie de l'accouplement en rotation. Une dérivation de ce genre du fluide sous pression dé- tendu par le canal annulaire signifie que la vidange du flui- de en aval de la soupape est assistée par l'effet de la for- ce centrifuge de l'accouplement en rotation. L'évacuation du fluide détendu par un raccord rotatif et concentrique au- rait pour inconvénient d'engendrer une certaine pression de retenue dans la conduite d'évacuation, ce qui retarderait l'écoulement. Une soupape de pilotage, une soupape de commande et un clapet anti-retour en by-pass de la soupape de commande sont placés dans la conduite d'alimentation en fluide hydrau- lique sous pression de l'embrayage. De plus, la soupape de précontrainte est raccordée à la conduite re retour hydrau- lique. L'invention sera expliquée en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté au dessin. - la Fig. 1 montre une coupe longitudinale schémati- que d'une forme de réalisation de presse à vis conforme à l'invention. la Fig. 2 représente une coupe schématique selon la ligne II-II de la Fig. 1. - la Fig. 3 est une coupe de la vanne de précontrain- te, à plus grande échelle. La presse à vis 1 comporte un bâti 2, un poinçon 3 avec des poussoirs de rappel 4 du poinçon et une traverse 5. Une vis 6 rotative et fixe dans le sens axial se trouve dans cette traverse, l'écrou de la vis 7 étant placé dans le poin- çon 3. Un disque d'accouplement 8 est relié à la vis 6 de façon à ne pas pouvoir tourner et reçoit à sa circonférence des blocs de friction 9 répartis dans des poches prévues à cet effet. Un élément d'accouplement 10 est réglable axialement et présente une partie en forme de piston lOa qui coulisse dans un vérin lla d'une partie de l'accouplement Il et qui peut être mise hydrauliquement sous pression. Apres avoir décomprimé le fluide, l'élément d'accouplement 10 peut être ramené par les ressorts de rappel 12a placés sur le boulon de maintien 12, ce qui a pour effet de supprimer la jonction par friction. Un volant 14 est logé de façon rotative dans un rou- lement placé dans la traverse 5 et est entrainé par un mo- teur 16 par l'intermédiaire d'une courroie trapézoïdale 17 ou similaire. Le volant 14 tourne continuellement dans un sens. La partie d'accouplement ll qui peut avoir la forme d'un capot, est reliée au volant 14 par des vis de façon à ne pas pouvoir tourner. Une masse de réaction 20 ayant la' forme d'un disque est logée de façon rotative sur une sail- lie l1b de la partie d'accouplement Il. Le disque 20 présente un épaulement 21 dirigé vers l'intérieur alors que la partie d'accouplement Il et le vérin la sont équipés d'un epaule- ment radial 22 dirigé vers l'extérieur et qui doit avoir de préférence la forme d'une fourche. La branche de fourche 23 supporte une soupape 24 précontrainte hydrauliquement. L'autre branche de fourche 25 peut être équipée d'une vis de réglage- 26 pour limiter le mouvement de l'épaulement 21 du disque 20. o10 L'implantation similaire d'une soupape de précontrainte 24 conçue en conséquence peut être prévue du côté diamétralement opposé de la partie d'accouplement Il. Le système hydraulique se compose d'une station hy- draulique, par exemple d'une pompe 32 dont la pression est réglable par une soupape de limitation de pression 33, une soupape de pilotage 34, d'une soupape de commande 35 et d'un clapet anti-retour 36 ainsi qu'une conduite sous pression 37. Le clapet anti-retour 36 et la soupape de pilotage 34 ont des taches auxiliaires destinées par exepl1e a rgiler la presse. Une conduite 39 va du comartiment de pressiot 33 en passant par le piston lOa de li'élément d'accoupieoent 10 jusqu'au compartiment de pression 40 de la soupape de précon- trainte 24. Une autre conduite 4i venant du compartiment 42 placé derrière le siège de la soupape va dans la conduite de retour 43a, 43b du système hydraulique en passant par une garniture en forme de U 44 fixée sur les supports 45 de la traverse 5 et qui est rendue étanche par rapport à la partie d'accouplement en rotation ll par une contre-garniture 46. La soupape de précontrainte 24 pourvue d'un corps de soupape 28b présentant une surface de siège 28a, a une tige comportant les parties de tige 28c et 28d. Sur la partie de tige 28d coulisse un piston 49 sur lequel agit le ressort 29b. Une butée 50 est placée entre le ressort 29b et un autre ressort 29a et fixée à la tige 28d. Le tout est monté dans le vérin 51 qui est fermé à l'aide du couvercle 52. L'alésa- ge 53 sert à remplir les compartiments de pression en fluide S7025 hydraulique. Le repère 54 désigne un alésage pour évacuer l'huile de fuite. Le poussoir de soupape 28 est pourvu d'une pièce de guidage 30 qui coulisse dans la branche de fourche 23. Le compartiment sous pression 40 de la soupape de précontrainte 24 est relié par un étranglement 47, par exem- ple un alésage d'étranglement, au compartiment du vérin 48 du piston 49. A cet effet, l'implantation est telle que le diamètre D3 du compartiment de vérin 48 est inférieur au dia- mètre D! du cône de soupape 28b et supérieur au diamètre D2 de la tige de soupape 28c. Pendant la course de travail, la soupape de précon- trainte est sous la même pression de fluide que l'accouple- ment. Après commutation de la soupape de précontrainte, le fluide se décomprime en passant par le compartiment 42 et la conduite 41. Pour s'assurer que la soupape de précontrainte reste fermée même à l'enclenchement, on obtient un surplus de force pour maintenir la soupape en position fermée en reliant le compartiment sous pression 40 par l'intermédiaire d'un alésage d'étranglement 47 à un compartiment de vérin 48 se trouvant sous:la précontrainte d'un ressort 29b. Ce compartiment de vérin 48, qui se trouve de plus sous la pré- contrainte du ressort 29b, se remplit sous l'effet de l'é- tranglement de l'alésage 47 avec un certain retard, si bien que la surface active de la couronne de la soupape de pré- contrainte D1 - D2 agit tant qu'il n'y a pas de compensation de pression dans les compartiments 40 et 48. C'est ainsi que pendant la phase d'enclenchement de la presse à vis (montée enipression dans l'accouplement), pendant laquelle de faibles effets de temporisation et donc des effets de force de la masse de réaction agissent sur la soupape de précontrainte, cette dernière reste fermée à coup sur. La surface active de la couronne D1 - D3 agit après la compensation de pression dans les compartiments 40 et 48. Cette surface active établit avec la pression correspondante la force antagoniste (équilibre) à l'effet d'appui de la masse de réaction en forme de couronne pendant le processus de pres- sage. L'alésage d'étranglement 47 et le compartiment de pres- sion 48 mis sous pression par le ressort 29b provoquent un se- cond effet. En cas de dépassement de l'équilibre découlant de la force de la masse de réaction contre la force de fermeture de la soupape, la soupape s'ouvre par l'intermédiaire du siè- ge 28a, ce qui entraine une chute brutale de la pression dans l'accouplement par la conduite 41, 43 qui revient au réservoir. La pression dans le compartiment de pression 48 diminue néan- moins plus lentement que la chute de pression dans le comparti- ment 40 a cause de l'alésage d'étranglement 47. De ce fait, la surface du piston 49 a un effet complémentaire et contribue ainsi a accélérer l'ouverture de la soupape. Dans le sens circonfirentiel et dans le sens de l'ef- fet de décélération lors de la frappe de la presse, la masse de commande 20 s'appuie sur la soupape 24 précontrainte hydrau- liquement, la pression de précontrainte hydraulique de cette soupape correspondant à la pression hydraulique de l'accouple- ment. Lorsque le poinçon 3 se trouve en position haute, il est retenu par un frein (non représenté) et soutenu dans sa position haute par les rappels 4. Le volant 14 tourne, entrai- né par le moteur électrique 16, dans un sens de rotation et à vitesse nominale. La force de frappe souhaitée peut être sé- lectionnée à l'aide de la soupape 33 avant que la course de la machine ne se fasse. Apres fonctionnement de la soupape , l'accouplement et de la méme:façon la soupape de précon- trainte 24 sont mis sous pression, ce qui a pour-effet de rentrer l'élément d'accouplement 10. A cause des faibles mas- ses à accélérer, le poinçon 3 atteint pendant peu de temps sa vitesse nominale et exécute un mouvement descendant. Le processus de formage est engagé lorsque la matrice arrive sur la pièce à usiner, ce qui entraine une augmentation de force et une réduction de travail à partir du volant 14. Cette ré- duction de travail à partir du volant se fait en diminuant la vitesse de rotation et en décélérant en conséquence le vo- lant. De ce fait, la masse de communication 20 s'appuie, en raison de sa réactance de masse, d'autant plus sur la soupape de précontrainte 24 que l'effort de déformation nécessaire et donc la décélération angulaire du volant augmente. En cas de dépassement de l'équilibre dans la soupape de précontrain- te 24 (effet d'appui de la masse de commande 20 contre la force provenant de la pression hydraulique), la soupape 24 s'ouvre brutalement et le compartiment sous pression 38 de l'embrayage est immédiatement;décomprimé par l'intermédiaire du banal de fluide 39, 41, 43, ce qui fait diminuer très rapi- dement le couple de rotation de l'accouplement. La diminution de pression dans le compartiment de fluide comprimé 38 de l'accouplement 8, 10 est entamée avant le début du patinement. Les surfaces efficaces de la soupape de précontrainte 24 sont, par rapport à l'effet de masse de la masse de commutation 20 en tenant compte du couple de ro- tation de l'accouplement, dans un rapport tel que la réaction de la soupape de précontrainte 24 se fait avant que l'éccou- plement ne patine. Les masses qui se trouvent derrière l'ac- couplement telles que le disque d'accouplement 8, la vis 6, le poinçon 3, assurent l-augmentation suivante de force pour at- teindre la force finale, alors que le couple diminue. R E V E N D I CATI ONS 1 - Presse à vis comportant un embrayage pour la vis et un volant (14) entrainé à rotation ininterrompue, un ac - couplement placé entre le volant et un disque à vis ainsi qu'une masse de réaction (20) accouplée au volant et par la- quelle un mécanisme d'accouplement a décélération angulaire est commandé pour actionner l'accouplement, caractérisée en ce que le mécanisme est prévu sous forme d'embrayage à com- mande hydraulique, qu'une soupape (24) précontrainte hydrau- lO liquement est placée entre la partie d'accouplement (Il) en rotation avec le volant (14) et la masse de réaction (20), et que la soupape de précontrainte (24) est sous l'effet du flui- de hydraulique sollicitant l'élément d'accouplement (10{ iOa). 2 - Presse à vis suivant la revendication l, carac- térisée en ce que la masse de réaction (20) en tant que dit que circulaire et que la partie de l'accouplement {1!) pré- sentent au moins un épaulement radial (2!, 22) entre lesque!s est placée la soupape de précontrainte (24) chargée par res- sort, et en ce que la soupape de précontrainte (24) est mon- tee dans la conduite de retour (39, 41, 43) du fluide hydraï- lique. 3 - Presse à vis suivant la revendication 1 ou 29 ca- ractérisée en ce que la soupape de précontrainte (24) présen- te un piston (49) coulissant sur la tige (28d) du cône de la soupape (28b) , qu'une butée (50) est placée entre un ressort (29b) agissant directement sur le piston (49) et un autre ressort (29a) et est fixée à la tige (28d), et en ce que le compartiment de pression (40) de la soupape de précontrainte (24) est relié par un étranglement (47) au compartiment du vérin (48) du piston (49). 4 - Presse à vis suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le diamètre (D3) du compartiment du vérin (48) est inférieur au diamètre (D1) du cône de la sou- pape (28b) et supérieur au diamètre (D2) de la tige de la soupape (28c). - Presse à vis suivant une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la tige (28) de la soupape de pré- contrainte (24) est pourvue d'une pièce de guidage (30) du côté exempt de pression. 6 - Presse à vis suivant une des revendications 1 à , caractérisée en ce qu'un canal annulaire (44) est placé dans la conduite de retour (43a) du fluide. 7 - Presse à vis suivant une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le canal annulaire (44) est formé par une garniture en forme de U placée sur la traverse de la presse (5), et que la garniture (44) sert à faire étan- chéité avec une contre-garniture (46) de forme annulaire pla- * cée sur la partie de l'accouplement (11) en rotation. 8 - Presse à vis suivant une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'épaulement radial {22) de la par- tie d'accouplement (11l, la) est en forme de fourche et que les branches de la fourche (23, 25) entourent l'épaulement (21) de la masse de réaction, c'est-à-dire du disque annulai- re (20). 9 - Presse à vis suivant une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la soupape de précontrainte (24) est placée dans une branche de la fourche (23) de la partie d'accouplement (11, lIa) et qu'une vis de réglage (26) est montée dans l'autre branche de la fourche (25). 10 - Presse à vis suivant une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la partie d'accouplement (11, llia) a la forme d'un capot et que le disque circulaire (20) est logé sur une saillie de forme circulaire (llb) de la partie de l'accouplement (11). ll - Presse à vis suivant une des revendications 1 à , caractérisée en ce que l'élément d'accouplement (10) ré- glable axialement coulisse à l'aide d'une pièce en forme de piston (lOa) dans la partie de l'accouplement (11). 12 - Presse à vis suivant une des revendications 1 à ll, caractérisée en ce qu'une soupape de pilotage (34) et une soupape de commande (35) ainsi qu'un clapet anti-retour (36) en by-pass par rapport à cette dernière sont placés dans la conduite d'alimentation en fluide (37) allant à l'embrayage.