Brevet FR2570020A1 — publié le 19860314

PRESSE AUTOMATIQUE La présente invention concerne une presse automatique, cette presse s'applique notamment à la fabrication de pièces compactes par frittage d'une poudre. Elle s'applique aussi à la formation de tout objet pour lequel les dimensions obtenues par des opé- rations de pressage, doivent présenter une grande pré- cision. De manière plus précise, la presse automatique de l'invention comprend deux plateaux dont l'un d'eux au moins est mobile en translation le long d'un axe grâce à L'action d'un vérin dont la position est as- servie à une position prédéterminée de consigne, la pression exercée par le piston du vérin sur le plateau étant elle aussi contrôlée par des moyens d'asservis- sement. On ne connaÂt pas actuellement de presse pour laquelle il est possible de contrôler simultané- ment et avec précision la position du ou des plateaux mobiles qu'elle comporte, ainsi que l'effort exercé par des vérins sur l'objet. On connaît des presses dans lesqueLles il est seulement possible de contrôler les forces de pression exercées sur les plateaux sans qu'il soit possible de contrôler simultanément les positions précises des plateaux. On connaît aussi des presses (à vis par exemple) dans lesquelles il est seulement possible de contrôler les positions des plateaux, sans qu'il soit possible de contrôler simultanément les forces de pressions exercées sur ces plateaux. L'invention a pour but de remédier à ces in- convénients et notamment de réaliser une presse auto- matique dans laquelle on peut contrôler simultanément les positions des plateaux mobiles ainsi que les efforts exercés sur ces plateaux par les vérins qui commandent leurs déplacements. L'invention a pour objet une presse automa- tique comprenant un premier plateau mobile en transla- tion parallèlement à un axe vertical, un vérin hydrau- lique dont le piston solidaire du premier plateau, commande le mouvement de translation de celui-ci pour l'amener dans une position prédéterminée repérée par rapport à une position de référence fixe par rapport au bâti, le long de l'axe vertical, ce vérin étant supporté par un bâti, cette presse comportant aussi un deuxième plateau qui supporte un objet à presser, ce deuxième plateau étant situé en regard du premier pla- teau, caractérisée en ce que le vérin comprend des moyens pour asservir la position du plateau avec la position prédéterminée de consigne, et des moyens op- toélectroniques de repérage des positions instanta- nées du premier plateau au cours de son mouvement, ces moyens optoélectroniques étant reliés aux moyens d'asservissement du vérin commandant le mouvement du plateau. Selon une autre caractéristique, le deuxiè- me plateau est lui aussi un plateau mobile en transla- tion parallèlement audit axe vertical, ce deuxième plateau étant solidaire du piston d'un autre vérin hy- draulique, le piston de cet autre vérin commandant le mouvement de ce deuxième plateau pour l'amener dans une autre position prédéterminée de consigne repérée par rapport à une position de référence, fixe par rapport au bâti, cet autre vérin étant supporté par ledit bâti et comprenant d'autres moyens pour asservir la position du deuxième plateau avec cette autre position prédéterminée, d'au- tres moyens optoélectroniques de repérage des posi- tions instantanées du deuxième plateau au cours de son mouvement étant reliés aux autres moyens d'asservisse- ment de cet autre vérin qui commande le mouvement du deuxième plateau. Selon une autre caractéristique, les pre- mier et deuxième plateaux comprennent respectivement des capteurs de forces fournissant respectivement des signaux indicatifs des forces exercées sur les premier et deuxième plateaux, au cours du pressage ou au cours de l'éloignement des plateaux, ces capteurs étant re- liés à des moyens de contrôle de ces forces, les vé- rins étant reliés à ces moyens de contrôle pour arrê- ter le mouvement du plateau pour lequel la force indi- quée par le capteur, est supérieure à une force limite prédéterminée. Selon une autre caractéristique, les moyens optoélectroniques sont des codeurs de HEIDENHAIN. Les caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va -suivre, donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement et en coupe partielle longitudinale, une presse automati- que conforme à l'invention, - les figures 2A, 2B, 2C représentent sché- matiquement des coupes longitudinales de l'un des vérins hydrauliques commandant le mouvement de l'un des plateaux dans la presse de la figure 1, pour dif- férentes positions du plateau. Certains des moyens d'asservissement de position du piston du vérin, appa- raissent sur cette figure, - la figure 3 représente de manière schéma- tique un circuit d'asservissement d'un vérin utilisé dans la presse de l'invention. La figure 1 représente schématiquement une coupe longitudinale de la presse automatique de l'in- vention. Cette presse comprend un premier plateau mobile 1 en translation parallèlement à un axe verti- cal X'X; ce premier plateau mobile peut être consti- tué par exemple, par une pièce de guidage 2 s'appuyant sur quatre colonnes à "billes" 3, 4, liée par l'entre- toise 5. La pièce 19 constitue L'outil de pressage proprement dit. L'entretoise 5 permet de relier l'en- semble du premier plateau 1 avec le piston 6 d'un vérin 7. Ce piston commande le mouvement de transla- tion du plateau parallèlement à l'axe X'X. Ce mouve- ment amène le premier plateau dans une position prédé- terminée A repérée par rapport à une position de réfé- rence R1, le long de l'axe vertical X'X, R1 est une position fixe par rapport à la pièce 9. Le vérin 7 est supporté par un bâti constitué de deux pièces 8, 9, solidaires des colonnes 3, 4. Le positionnement entre les pièces 8 et 9 et les colonnes est connu et très précis. La pièce 9 est la référence du système de con- trôle de la position. Cette presse comprend aussi un deuxième plateau 10 situé en regard du premier plateau 1. Ce deuxième plateau est lié par l'entretoises 12 et la tige de guidage 13; l'entretoise 12 est solidaire du piston 14 d'un autre vérin hydraulique 15. Le deu- xième plateau 10 peut être maintenu dans une position immobile si l'opération de pressage le nécessite. La pièce 11 fait partie de l'outil de pressage. Comme on le verra plus loin en détail, le vérin 7 qui commande les mouvements du premier plateau comprend des moyens pour asservir la position de celui-ci avec une position prédéterminée de consigne; il est associé à des moyens optoélectroniques 16 de repérage des positions instantanées du premier pla- teau, au cours de son mouvement; ces moyens optoélec- troniques sont reliés, aux moyens d'asservissement du vérin. De la même manière, le piston 14 de l'autre vérin 15 commande le mouvement du deuxième plateau pour l'amener dans une autre position prédéterminée de consigne B, repérée par rapport à une autre position de référence R2, R2 est une position fixe par rapport à la pièce 9. Cet autre vérin est supporté par une pièce intermédiaire 17 et par la pièce 9 du bâti de la machine. La tige 13 du plateau 10 est guidée dans la pièce 9 du bâti. Le vérin hydraulique 15 comprend lui aussi d'autres moyens, qui seront décrits plus loin en dé- tail, pour asservir la position du deuxième plateau 10, à une autre position prédéterminée de consigne. D'autres moyens optoélectroniques 18 permettent de repérer les positions instantanées du deuxième pla- teau, au cours de son mouvement. Ces autres moyens optoélectroniques sont reliés aux moyens d'asservis- sement du vérin 15. Les moyens optoélectroniques 16, 18 qui per- mettent de repérer respectivement les positions ins- tantanées A, B des plateaux 1, 10, par rapport à des positions de référence R1, R2, sont cosntitués respec- tivement par des codeurs de HEIDENHAIN. Ces codeurs connus de l'homme de l'art, sont constitués par des règles graduées linéaires 20, 21 associées à des cap- teurs photoélectriques 22, 23; ces capteurs fournis- sent une impulsion pour chaque passage en regard d'une graduation de la règle. Les capteurs photoélectriques fournissent sur leurs sorties 24, 25, des signaux re- présentatifs des positions instantanées A et B des plateaux, par rapport aux positions de référence R1, R2. Ces signaux sont appliqués au moyen d'asservisse- ment des vérins correspondants comme on le verra plus loin en détail. Les plateaux 1, 10 comprennent aussi des capteurs de force 26, 27; ces capteurs fournissent sur leurs sorties 28, 29 des signaux indicatifs des forces exercées sur les premier et deuxième plateaux, au cours du pressage d'un objet 30 ou au cours de l'éLoignement des plateaux. Dans L'exemple représenté sur la figure, l'objet 30 peut être par exemple obtenu par frittage d'une poudre contenue dans la matrice 31. Les sorties 28, 29, des capteurs sont reliées à des moyens de contrôle 32. Ces moyens de contrôle permet- tent d'arrêter le mouvement de chaque plateau lorsque la force indiquée par le capteur est supérieure à une force limite prédéterminée. Les moyens de contrôle ne seront pas ici décrits en détail, car ils peuvent être simplement constitués par des détecteurs de seuil de tension réglables, bien connus dans l'état de la technique, ces détecteurs recevant les signaux 28, 29, proportionnels aux forces exercées sur chacun des pla- teaux. Les sorties 33, 34 des moyens de contrôle 32 correspondent au sorties de ces détecteurs de seuil et permettent de commander les vérins, comme on le verra plus loin en détail. La presse automatique représentée sur la 2 figure 1 peut être à simple effet haut: dans ce cas, seul le premier plateau supérieur 1 se déplace vers le bas alors que le deuxième plateau inférieur 10 est maintenu dans une position fixe. La presse automatique peut être aussi à simple effet bas: dans ce cas, seul le deuxième plateau inférieur 10 se déplace vers le haut, alors que le premier plateau supérieur 1 est maintenu dans une position fixe. Enfin, la presse peut être à double effet: dans ce cas, les deux plateaux se déplacent en direc- tion de la matrice 31. Le deuxième plateau inférieur peut, après pressage, servir à éjecter l'objet 30 obtenu dans la matrice 31. Si pour des raisons techniques l'objet obte- nu par frittage d'une poudre doit présenter des par- ties opposées de compactages différents, il est essen- tiel que les pressions et donc Les forces exercées par les pistons sur les plateaux, soient différentes. On peut par exemple prévoir un effort maximum de 25 ton- nes développé par le piston 6 du premier plateau 1, et un effort maximum de 8 tonnes développé par le piston 14 du vérin 15 du deuxième plateau 10. Dans ce cas, lorsque la presse est utilisée en double effet, il est évident que l'effort de 25 tonnes que pourrait déve- lopper le piston 6, devra être limité à 8 tonnes. Le rôle des capteurs de force est alors essentiel puis- qu'ils permettent, grâce aux moyens de contrôle 32, d'agir sur le vérin 7 commandant le premier plateau pour que ce vérin n'exerce pas un effort supérieur à 8 tonnes (effort maximum développé par le vérin 15 du deuxième plateau 10). Les figures 2A, 2B et 2C représentent sché- matiquement et en coupe longitudinale le vérin 7 qui commande le déplacement du plateau 1, grâce au piston 6. Ces figures représentent le vérin 7, pour différen- tes positions du piston à l'intérieur du cylindre. Elles représentent aussi une partie des moyens d'as- servissement de la position du piston, par rapport à la position prédéterminée A de consigne définie plus haut. Il est bien évident que l'on n'a pas représenté le vérin 15 commandant le mouvement du deuxième pla- teau 10. Ce vérin, ainsi que les moyens d'asservisse- ment qui lui sont associés sont constitués de la même façon que le vérin 7 et ses moyens d'asservissement associ és. Comme représenté sur la figure 2A, la cham- bre principale 35 du cylindre du vérin est alimentée en fluide sous pression; ce fluide est appliqué sur une face et sur l'autre du piston 6, comme on le verra plus loin en détail, par deux conduits 36, 37 reliés à une pompe hydraulique 38, elle-même alimentée par un réservoir de fluide 39. Le retour du fLuide sous pres- sion vers le réservoir 39 s'opère par le conduit 40. Les moyens d'asservissement de la position du piston ou du plateau avec la position prédéterminée de consigne, sont partiellement représentés sur cette figure. Ces moyens comprennent une tige filetée 41 s'engageant dans le piston 6. Cette tige permet par sa rotation, de se déplacer par rapport au piston vers la droite ou vers le gauche de la figure; cette rotation est commandée par un moteur à courant continu 42 agis- sant sur des moyens d'accouplement 43 de l'arbre 44 du moteur et d'un arbre 45 relié à la tige 41. La tige 41 est guidée dans un alésage 46. La vis 41 à son extrémi- té forme à L'intérieur d'une entretoise 48, une cham- bre annulaire 49. Le ressort 50 qui prend appui sur la pièce 51 permet d'absorber les déplacements du piston vers la droite ou vers la gauche de la figure, lorsque le moteur 42 entraîne la tige filetée 41 en rotation dans un sens ou dans un autre. Le moteur 42 est com- mandé par des moyens de commutation connus 52, qui ne seront pas décrits ici en détail; ces moyens de com- mutation reçoivent sur une entrée 53 une tension de commande provenant d'un comparateur du circuit d'as- servissement qui sera décrit à la figure 3. Ce compa- rateur reçoit un signal représentatif de la position instantanée A du piston, fourni des moyens optoélec- troniques 16, ainsi qu'un signal représentatif de la position prédéterminée de consigne. Le volume 54 de la chambre principale du cy- Lindre 35 est mis en communication avec la pompe par le conduit 36; le volume 55 de cette chambre princi- pale est mis en communication avec la pompe par les conduits 37 et 56, d'une façon qui sera décrite plus loin en détail. De la même manière, le volume 55 peut être mis en communication avec le réservoir 39, par l'intermédiaire des conduits 40 et 56. Sur la figure 2A, on a supposé que le piston 6 est dans une position d'équilibre à l'intérieur du cylindre 35. Cet équilibre correspond au cas o le piston occupe la position prédéterminée de consigne. La chambre annulaire 49 est alors située entre les conduits 40 et 37. Dans ces conditions, le retour du fluide vers le réservoir 39, à travers les conduits 56 et 40 ne peut s'effectuer et la pression du fluide provenant de la pompe 38, ne peut être appliquée dans le volume 55 de la chambre principale 35, par l'inter- médiaire des conduits 37 et 56. Cet équilibre de la position du piston est atteint lorsque les moyens de commutation 52 reçoivent sur leur entrée 53, un signal de comparaison de valeur nulle; ce signal provenant du comparateur du circuit d'asservissement, résulte de l'égalité entre le signal représentant la position prédéterminée de consigne et le signal représentant le position instantanée du piston. Sur la figure 2B les mêmes éléments portent les mêmes références que sur la figure 2A. Pour sim- plifier cette figure, on n'a pas représenté la pompe 38 et le réservoir 39. On suppose ici que le moteur à courant continu 42, a reçu des moyens de commutation 52, un signal commandant la rotation du moteur. Ce signal provoque la rotation du moteur, de sorte que la vis 41 est entraînée dans un sens provoquant le dépla- cement du piston vers la droite de La figure, comme indiqué par la flèche 63. La chambre annulaire 49 se déplace elle aussi vers la droite; elle met en commu- nication le conduit 37 relié à la pompe, avec le con- duit 56 qui débouche dans le volume 55 de la chambre principale du cylindre 35. Dans ce cas, une force de pression plus importante est appliquée sur la face avant 57 du piston, celui-ci retourne alors vers la position d'équilibre décrite à la figure 2A. Si cette position d'équilibre correspond à la position de con- signe prédéterminée, le moteur 42 est arrêté. Ce cas correspond en fait au déplacement du piston 6, vers le bas, sur la figure 1. La figure 2C correspond au cas o les moyens de commutation 52 ont commandé le moteur 42 pour que celui-ci entraîne la vis 41 dans un sens provoquant le déplacement du piston 6, vers la gauche de la figure, dans le sens de la fLèche 58. La chambre annulaire 49 se déplace également vers la gauche, elle met en com- munication le volume 55 de la chambre principale du cylindre 35, avec le réservoir 39 de la figure 2A, par l'intermédiaire des conduits 56 et 40. La pression devient alors plus forte sur la face arrière 59 du piston 6, provoquant ainsi son déplacement vers la droite de la figure; ce piston revient alors à la position d'équilibre décrite à la figure 2A. Le moteur 42 est alors arrêté si les moyens de commutation 52 reçoivent un signal nul indiquant que la position ins- tantanée du piston correspond à la position prédéter- minée de consigne. Le déplacement du piston vers la droite correspond au retrait de ce piston sur la figu- re 1. Il est bien évident que les mouvements du piston 14 ainsi que son asservissement de position, sont comparables à ce qui vient d'être décrit pour le piston 6. La figure 3 représente schématiquement le circuit d'asservissement électrique de la position du piston à la position prédéterminée de consigne. Ce circuit comprend, comme on l'a indiqué plus haut, un comparateur 62; ce comparateur reçoit sur une entrée 63, un signal correspondant à la position prédétermi- née de consigne; cette position est celle que le piston doit atteindre; ce signal est fourni par des moyens connus, non représentés sur La figure. Le com- parateur 62 reçoit aussi sur une entrée 60, un signal provenant de la sortie 24 du détecteur optoélectroni- que 22 du codeur de HEIDENHAIN 16. Ce signal provenant du détecteur 24 indique la position instantanée du piston 6. Le signal différence fourni sur la sortie 53 du comparateur 62, est appliqué aux moyens de commuta- tion 52, comme on l'a indique plus haut. La sortie de ces moyens de commutation est reliée à une entrée de commande du moteur 42. Le circuit électrique d'asservissement de la position du piston 14 du vérin 15, est constitué de manière identique, et ne sera pas décrit ici en dé- tail. Le moteur 42 peut également recevoir sur une entrée d'arrêt 61, un signal de commande d'arrêt pro- venant de La sortie 33 par exemple, des moyens de con- trôle 32; ce signal permet d'arrêter le moteur lors- qu'une force de pression dépassant un seuil prédéter- miné est détectée par le capteur 26 (figure 1). La sortie 33 peut également commander l'arrêt de la pompe 38, par application d'un signal d'arrêt sur une entree 62 de cette pompe (figure 2A). Il est évident que la sortie 34 des moyens de contrôle 32 peut elle aussi commander l'arrêt du moteur et de la pompe commandant le vérin 15. La presse automatique qui vient d'être dé- crite permet bien de fixer, avec une grande précision les positions des premier et deuxième plateaux, par rapport à des positions respectives de référence. Cette presse présente bien les avantages mentionnés plus haut: elle comporte un asservissement des posi- tions des plateaux, mais également un contrôle des pressions exercée sur ceux-ci. Elle permet l'obtention d'objets par exemple par frittage de poudres, ce frit- tage pouvant être plus important sur une partie de L'objet que sur une autre partie opposée. Des moyens de chauffage non représentés peuvent entourer la ma- trice 31 contenant la poudre. Cette presse peut aussi s'appliquer aux machines à souder par rapprochement de plateaux. VV2570020 REVENDICATIONS 1. Presse automatique comprenant un premier plateau (2, 5) mobile en translation parallèlement à un axe (X'X) vertical, un vérin hydraulique (7) dont le piston (6) solidaire du premier plateau, commande le mouvement de translation de celui-ci pour l'amener dans une position prédéterminée (A) repérée par rap- port à une position de référence (R1), le long de l'axe vertical, ce vérin (7) étant supporté par un bâti (3, 4, 8, 9) cette presse comportant aussi un deuxième plateau (10, 12, 13) qui supporte un objet (30) à presser, ce deuxième plateau étant situé en regard du premier plateau, caractérisée en ce que le vérin (7) comprend des moyens (41) pour asservir la position du plateau avec la position prédéterminée (A) de consigne, et des moyens optoélectroniques (16) de repérage des positions instantanées du premier plateau au cours de son mouvement, ces moyens optoélectroni- ques étant reliés aux moyens d'asservissement du vérin commandant le mouvement du plateau. 2. Presse automatique, selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que le deuxième plateau (10, 12, 13) est lui aussi un plateau mobile en trans- lation parallèlement audit axe vertical (X'X), ce deu- xième plateau étant solidaire du piston (14) d'un autre vérin hydraulique (15), le piston de cet autre vérin commandant le mouvement de ce deuxième plateau pour l'amener dans une autre position prédéterminée (B) de consigne repérée par rapport à une position de référence (R2), cet autre vérin étant supporté par ledit bâti (3, 4, 8, 10) et comprenant d'autres moyens pour asservir la position du deuxième plateau avec cette autre position prédéterminée (B), d'autres moyens optoélectroniques (18), de repérage des posi- tions instantanées du deuxième plateau au cours de son mouvement étant reliés aux autres moyens d'asservisse- ment de cet autre vérin (15) qui commande le mouvement du deuxième plateau. 3. Presse automatique selon l'une quelcon- que des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les premier (2, 5) et deuxième plateaux (10, 12, 13) comprennent respectivement des capteurs de forces (26, 27) fournissant respectivement des signaux indicatifs des forces exercées sur les premier et deuxième pla- teaux, au cours du pressage ou au cours de l'éloigne- ment des plateaux, ces capteurs étant reliés à des moyens (32) de contrôle de ces forces, les vérins (7, 15) étant reliés à ces moyens de contrôle pour arrêter le mouvement du plateau pour lequel la force indiquée par le capteur, est supérieure à une force limite prédéterminée. 4. Presse automatique selon la revendica- tion 3, caractérisée en ce que les moyens optoélectro- niques (16, 18) sont des codeurs de HEIDENHAIN.