Brevet FR2601603A1 — publié le 19880122

PROCEDE DE PLIAGE AUTO-ADAPTATIF Le présent procédé est applicable au pliage des feuilles, au cintrage des tubes ou toutes autres déformations mécaniques d'un matériau quelconque pouvant subir l'une de ces opérations de formage, et assimilées, par exemple, à la technique du pliage dit en l'air". Dans l'état antérieur de la technique les opérations de pliage s'effectuaient suivant deux types : l'un dit "pliage en frappe" et l'autre dit "pliage en l'air". Le premier cité nécessite pour obtenir une valeur de l'angle de pliage déterminée l'utilisation d'une lame et d'une matrice façonnées à un angle spécifique, de ce fait ce type de pliage est plus apparenté à la technique de l'emboutissage.Le second nécessite un réglage précis mais par une méthode d'approches succéssives de la descente de la lame de la machine à plier de manière à obtenir l'angle du pli désiré, d'autre part la descente de la lame bien que précise ne prend pas en compte les différences des caractéristiques mécaniques et métallurgiques de la tôle à façonner, ce qui conduit, par le phénomène des déformations rémanentes différentes d'une tôle à une autre, à une variation souvent néfaste dans la valeur du pli finalement obtenu. Le présent procédé d'invention permet de remèdier, dans le domaine de définition de sa précision, à ces divers inconvénients. Le procédé selon l'invention est basé sur les lois de la résistance des matériaux, et sur des relevés de mesures expérimentaux, la valeur de l'angle de pliage du dièdre est introduit comme paramètre de l'opération par l'utilisateur de la machine à plier et des organes de mesure relèvent l'iD- tégralité de la courbe des caractéristiques mécaniques du matériau considéré.Il permet dans un premier temps à l'opérateur d'agir sur les paramètres de pliage, en particulier il lui offre la possibilité dé choisir la valeur du pli àsréaliser. Ensuite, lors de l'opération de pliage, un système informatique (et/ou numérique) est informé par les capteurs de la valeur de l'effort agissant sur la tôle et de la valeur de la déformation#e celle-ci, ce qui lui permet de déduire ses caractéristiques mécaniques et ainsi de fixer les ordres de pilotage nécessaire à la machine, particulièrement le pilotage du déplacement de l'élément mobile chargé de la réalisation de l'opération de formage. Le procédé selon l'invention est utilisable par exemple pour le pliage en l'air. Il s'adapte, de ce fait, sur une machine à plier les tôles, elle même conçue pour travailler suivant ce principe, à laquelle sont adjoints : des capteurs mesurant l'effort appliqué sur la tôle lors de l'opération de formage, d'un système informatique permettant d'analyser les informations fournies par les capteurs, d'effectuer les calculs et de transmettre les ordres paramètres par les opérations précédemment citées, et conduisant à la#réalisation de l'action de formage. Le procédé selon l'invention, dans une application destinée au pliage des tôles, débute par la détermination de la cote finie de la pièce dans la direction du déplacement de la lame mobile de la machine à plier. Il est envisageable de procéder à une détermination mathématique de cette valeur, cependant, compte tenu de la complexité des équations due à la présence de nombreux paramètres, une détermination à partir de relevés expérimentaux semble plus aisément exploitable.Dans les faits, une étude de ce type a permis d'obtenir l'équation suivante '-3 2,9866 2,2354 D=(73,078.10 .e -7,11927).Ln ~ -(e/1,00936) +36,88 avec D : descente de la lame à partir du sommet de la matrice g : angle du dièdre à obtenir Le procédé selon l'invention enchaine, pour chaque opération de pliage les opérations suivantes - une série de mesures des valeurs de la descente de la lame et des efforts respectivement associés à celles-ci, dans le domaine d'élasticité de la tôle à plier, dans le but de déterminer la pente de la droite qui correspond à ce domaine de la courbe déformation-effort du matériau de la tôle (fig.2). - une étape répétitive qui doit-être reproduite tant que la valeur souhaitée n'est pas atteinte et qui comprend : la prise d'un couple au moins de mesures d'effort et de déplacement permettant de déduire par le calcul, la cote de la pièce qui serait obtenue si l'opération de pliage était interrompue à cet instant et donc après le retour élastique de la tôle. Ce calcul utilise le fait que le retrait, quelque soit le matériau, s'effectue parallèlement à la droite correspond au domaine élastique dont la pente a été déterminée au cours de l'opération précédente, lors de la diminution progressive des efforts ayant provoqués la déformation de la tôle. La valeur ainsi obtenue est comparée å celle qui a été déterminée initialement par l'équation empirique donnée précédemment. une phase de cessation de l'effort ayant produit la déformation de la tôle, suivie de la remontée de la lame de la plieuse. Cette phase est engagée lorsque la comparaison effectuée au cours de l'étape précédente donne un résultat positif c'est a dire lorsque la valeur obtenue à partir des mesures successives atteint la valeur déterminée initialement. Le procédé selon l'invention permet de plus, dans le cas où le premier pli d'une série n'est pas dans la tolérence souhaitée à cause de l'imperfection de l'équation empirique donnée plus haut, de faire intervenir un paramètre rectificatif qui vient corriger cette imprécision et qui reste valide pour l'ensemble de la série de mêmes pièces à produire. La figure 1 montre une vue en coupe de la matrice de pliage et de la tôle posée sur cette matrice. Elle montre également le pli de la tôle lorsque celle-ci est soumise à l'effort de pliage et le pli obtenu après cessation de l'effort. Le phénomène de retrait dans une opération de pliage en l'air a été très largement développé dans un brevet publié en 1976 sous la référence 2362722 sans donner cependant une solution technologique à ce problème. La figure 2 représente la courbe caractéristique de déformation des matériaux soumis à un effort. Elle fait apparaitre la cote Y de déformation de la tôle soumise à un effort et la cote Y* de déformation permanente de la tôle après cessation de l'effort. Cette courbe est la base même du présent procédé de formage. La figure 3 donne une schématisation du dispositif de pliage qui a permis de développer le procédé. Elle montre la plieuse de configuration classique comprenant une partie fixe (matrice) et une partie mobile (lame) entrainée par un vérin piloté par une servo-valve (distributeur proportionnel). Sont ajoutés à la machine classique des capteurs d'effort et de déplacement de la lame, par exemple dans le cas présenté, des jauges de contrainte installées sur le vérin et un capteur linéaire lié d'un côté au bati et de l'autre à la lame. Légende : C: Capteur linéaire J : Jauge de contrainte L: Lame M : Matrice SV: Servo Valve V : Vérin hydraulique F: Force I : Consigne Intensité P: Position La figure 4 montre sous forme schématique les liens qui existent en tre les différentes parties, mécanique, hydraulique, électronique et informati que, constituantes du système. Les informations produites par les capteurs sont saisies par un système électronique qui est lui-même consulté par l'informatique. Cette dernière, analyse les informations, calcule, et enfin transmet les ordres nécessaires à la partie opérative. La figure 5 développe la partie électronique, interface entre la par tie opérative et la partie informatique. La figure 6 montre une schématisation du procédé appliqué à une plieu se industrielle comportant, d'une manière générale, deux vérins pour assurer le déplacement de l'élément mobile de la machine. Légende : C : Capteur F : Effort I : Consigne Intensité J : Jauge de contrainte P : Position SV: Servo Valve V : Vérin Hydraulique L : Lame M : Matrice La figure 7 donne un graphe fonctionnel informatique de la commande. La figure 8 donne un graphe de la partie qui permet d'acquérir la valeur de la force et du déplacement, de l'instant où la lame touche la tôle jusqu'à une valeur de déformation prédéterminée. Toutes ces valeurs sont mémo risées dans deux tableaux. Un test permet d'éliminer le cas où la force et le déplacement n'auraient pas évolué depuis l'acquisition précédente. La figure 9 donne un graphe de la partie du logiciel qui détermine de façon statistique la pente la plus forte de la courbe effort-déformation sur un nombre de point défini initialement. La pente est obtenue à l'aide des points mémorisés précédemment. Le calcul statistique se fait sur plusieurs points consécutifs, le logiciel- détermine à partir de ceux-ci une droite de regression, puis le calcul est renouvelé sur une autre série de points ceci jusqu'a avoir parcouru l'ensemble des tableaux retenus en mémoire. Ensuite, la droite de plus forte pente est extraite de l'ensemble. La figure 10 donne un graphe de la partie qui détermine à l'origine deux constantes utilisées dans là série des calculs, effectue une lecture de la force et du déplacement coincident et enfin défini le moment où l'angle qui sera obtenu après retrait élastique est équivalent à l'angle souhaité. Dans une application, le procédé selon l'invention, utilisera un capteur de déplacement pour relever la position de la partie mobile ainsi qu'un capteur d'effort. Selon une variante, le capteur de position pourra être de type analogique délivrant une tension proportionnelle au déplacement et le capteur d'effort basé sur le principe d'extensomètrie de jauge de contrainte délivrant une tension proportionnelle aux sollicitations mécaniques images de l'effort. Selon une autre variante, la prise en compte de l'effort peut-être déterminée à partir de capteurs de pression. Dans tous les cas, le système de traitement pourra être de type numérique ou analogique. REVENDICATIONS 1 - Procédé selon l'invention, de contrôle du formage d'un matériau, caractérisé par le fait que pour chaque opération de déformation de la pièce à mettre en forme, les étapes suivantes sont successivement réalisées - Détermination de la cote finie de la pièce dans la direction du déplacement de l'élément mobile de la machine de formage. Cependant, cette opération préalable peut-être effectuée une seule fois au début d'une série de mêmes pièces à réaliser. -Prises de mesures, des déplacements et des efforts respectivement associés aux premiers, dans le domaine d'élasticité du matériau sollicité, suivie d'une détermination de la pente de la droite correspondant à ce domaine de la courbe déformation-effort d'un matériau. - Prise d'un couple de mesures d'effort et de déplacement permettant de déduire par le calcul la cote de la pièce qui serait obtenue après retour élastique. Ce calcul utilise le fait que le retrait quelque soit le matériau s'effectue, lors de la cessation de l'effort, parallèlement à la droite correspondant au domaine élastique dont la pente a été déterminée au cours de l'opération antérieure. Ensuite, la valeur ainsi obtenue est comparée à la cote finie déterminée dans le première opération. Enfin, cette action est renouvelée tant que la valeur obtenue reste inférieure à la cote déterminée initialement. - Cessation de l'effort produisant la déformation et retour de l'élé- ment mobile de la machine lorsque la comparaison fournit l'égalité des deux valeurs, dans l'intervalle de tolérence permis par le mécanisme. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par l'utilisation de capteurs d'effort et de déformation pour réaliser la prise en compte systématique des déformations et des efforts. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé par l'utilisation d'un capteur analogique au moins délivrant une tension proportionnelle au déplacement et d'un système au moins de jauges de contrainte délivrant une tension proportionnelle à l'effort appliqué sur le matériau a déformer. 4 - Procédé selon les revendications précédentes, caractérisé par l'utilisation d'un système de traitement des informations qui peut-être de type numérique ou analogique. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé par l'utilisation de convertisseurs analogique-numérique et numérique-analogique pour permettre au système informatique de traiter les informations délivrées par les capteurs de position et d'effort. 6 - Procédé selon les revendications précédentes, caractérisé par le contrôle des informations provenant des capteurs de position et d'effort permettant de situer l'effort correspondant a la déformation désirée en tenant compte de l'élasticité du matériau à former.