Brevet FR2656569A1 — publié le 19910705

i DISPOSITIFPOUR INFLUENCER LE COMPORTEMENT ENERGETIQUE ET DYNAMIQUE DE MECANISMES D'ENTRAINEMENT DANS DES MACHINES DE FORMAGE L'invention concerne un dispositif pour influencer le comportement énergétique et dynamique de mécanismes d'entraînement dans des machines de formage, dispositif qui agit d'une part sur le processus de démarrage et de freinage et d'autre part sur les forces massiques dépendant de l'angle de manivelle, en particulier dans le cas des presses à mécanisme articulé pour le formage des tôles et des pièces massives. Les processus de démarrage et de freinage de machines de formage travaillant en exploitation intermittente sont de préférence réalisés à l'aide d'accouplements et de freins à friction qui peuvent être mis en circuit en mode asynchrone. Sur les surfaces de friction du matériel d'équilibrage, sur l'accouplement et sur le frein, du fait du choc non élastique utilisé comme principe d'action physique, apparaît de façon indésirable une perte d'énergie irréversible par développement de chaleur, accompagnée d'un processus permanent d'usure La résistance limitée à la chaleur des garnitures de friction d'une part et l'élévation permanente de leur durée de vie pour une course et un nombre de courses sensiblement croissants ont conduit entre autres chez le fabricant à de notables dépenses de matériel et de fabrication. Pour réduire la contrainte thermique et l'usure dans l'accouplement et dans le frein, on a, selon le document DD-WP 063, proposé un dispositif dans le cas duquel d'une part un vérin non piloté est disposé sur le bâti de la machine et d'autre part sa tige de piston est disposée excentriquement sur l'arbre de manivelle de façon telle que ce vérin peut produire au point mort haut un moment d'accélération Ce moment extérieur agissant au point mort haut agit contre le moment d'arrêt du frein, de sorte que, s'il est défaillant, le coulisseau est accéléré de façon non autorisée En outre il subsiste de l'énergie sous forme de chaleur résiduelle dans le frein et dans l'accouplement, en fonction de l'angle de dépassement à partir de la position du vérin en extension. Plus grand est l'angle de dépassement, plus petit est le taux de récupération de l'énergie Enfin, pour réaliser cette solution, il faut des dépenses complémentaires en matériau et en fabrication Selon ce document DD-WP, on propose en outre l'emploi d'un servo-mécanisme d'entraînement hydraulique distinct, constitué d'un groupe compresseur travaillant comme pompe et moteur, d'un robinet distributeur pilotable et d'un réservoir hydraulique L'important travail d'accélération ou de freinage d'une part et le temps bref d'accélération ou de freinage d'autre part, ainsi que le besoin de puissance variant en fonction du temps, avec un maximum, nécessitent, lors du choix des appareils (groupe compresseur, robinets et réservoir hydraulique) des encombrements notables et d'importants passages nominaux dans le système de conduites tubulaires Dans le cas de cette proposition également, il faut d'importantes dépenses en matériau et en fabrication chez le fabricant et de plus des dépenses en outils et en entretien chez l'exploitant. Enfin, les servo-mécanismes d'entraînement à mise en circuit brutale des réservoirs hydrauliques par un robinet distributeur sont extraordinairement créateurs de vibrations, accompagnées par un niveau de bruit élevé. Dans le cas d'une autre solution connue selon le document SU-EB 643 683, on propose l'emploi de ressorts dans un mécanisme planétaire qui est disposé entre l'arbre de manivelle et le mécanisme secondaire et qui est couplé avec le porte-garniture de friction du frein Cette proposition également ne peut se réaliser qu'avec des dépenses élevées, entre autres, pour le mécanisme planétaire supplémentaire En outre, dans le cas de cette solution, apparaissent également des réserves techniques concernant la sécurité du travail du fait du moment de précontrainte agissant contre le frein à l'arrêt Le taux de récupération d'énergie est insuffisant En outre les contraintes de choc provoquent dans le processus de démarrage des moments dynamiques et des vibrations qui conduisent à un bruit élevé et à de l'usure. Dans le cas des machines de formage, et en particulier dans le cas des presse à levier et à mécanisme articulé, on ne peut augmenter que de façon limitée le nombre de courses de marche à vide, car les forces et les moments dynamiques dans le système d'entraînement conduisent à des chocs puissants et à des mouvements de retour de différentes valeurs qui ont une action destructrice et s'extériorisent sous forme d'une allure saccadée et d'un bruit accru L'auteur principal en est le porte-outil supérieur, non équilibré, dont l'action de masse se présente nettement en particulier sur la plage supérieure de l'angle de manivelle du fait de la cinématique du système articulé, pour un nombre de courses croissant. Selon le document DD-WP 147 927, on connaît une solution dans le cas de laquelle, en employant des diaphragmes entre le vérin d'équilibrage et le réservoir de fluide sous pression, on a réduit partiellement la pression sous le piston d'équilibrage lors de la montée du coulisseau, ce qui fait apparaître une diminution des contraintes dynamiques L'action est toutefois limitée car on ne peut pas descendre en-dessous d'une section minimale du diaphragme En outre il apparaît au diaphragme un important développement de chaleur par suppression d'énergie. Dans le cas d'une autre solution connue selon le document DD-WP 256 288, on propose un dispositif hydraulique complémentaire qui, en produisant un contre-moment variable, doit opérer une compensation des forces massiques hydrauliques dans les phases de l'angle de rotation handicapées par le changement de sens du jeu Pour réaliser ce dispositif, il faut en outre des appareils hydrauliques avec des passages nominaux et des encombrements importants ainsi qu'un remarquable comportement des robinets dans le temps du fait de la vitesse extrêmement élevée des changements de moment En outre, pendant la phase de compensation apparaissent d'importantes et irréversibles pertes d'énergie qui s'accroissent encore par les pertes en marche à vide. Le but de l'invention est de créer un dispositif, sûr au point de vue fonctionnel et sécurité du travail, qui d'une part, réalise, à un niveau élevé, le processus de freinage et le processus d'accélération et d'autre part réduise nettement l'action des forces massiques du porte-outil supérieur. Selon l'invention, on atteint ce but grâce aux caractéristiques suivantes: l'effet d'équilibrage de la masse du porte-outil supérieur et de l'outil supérieur est supprimé sur la plage supérieure de l'angle de manivelle et les chambres supérieures du fluide sous pression du vérin d'équilibrage, d'une part, peuvent être mises sous pression d'air comprimé par l'intermédiaire d'au moins un robinet de sécurité de la presse, un organe d'arrêt et un régulateur de pression et, d'autre part, peuvent être mises hors pression par l'intermédiaire du robinet de sécurité de la presse et d'un silencieux, et à son extrémité qui sort hors du vérin d'équilibrage, la tige de piston respective présente une butée et elle est en liaison active, par l'intermédiaire d'un amortisseur de butée, avec une butée fixée sur le porte-outil supérieur. Des caractéristiques préférées sont exposées ci-dessous comme régulateur de pression on peut utiliser un dispositif programmable de régulation de la pression. l'une et l'autre butées sont conçues réglables et programmables. les butées s'adaptent sans choc et sans rebond. comme organe d'arrêt, on peut utiliser de préférence un clapet de non-retour. pour récupérer à un taux élevé la vitesse de rotation nominale de l'arbre de l'accouplement lors du processus d'accélération et pour réduire au minimum l'usure résiduelle dans l'accouplement, avant le début du processus de freinage du mécanisme secondaire, l'accouplement peut n'être mis hors circuit, décalé dans le temps, qu'après l'arrêt de la butée. on peut régler le point d'arrêt de la tige de piston en fonction spécifique de l'outil et en tenant compte du frottement ainsi que de la possibilité de faire varier le nombre de courses, la masse de l'outil supérieur, le réglage du coulisseau, ainsi que de la décroissance de la vitesse de rotation provoquée par le procédé. L'avantage de l'invention réside dans le fait d'améliorer le comportement énergétique et dynamique des mécanismes d'entraînement au moyen d'un dispositif économique et peu bruyant. On va expliquer ci-dessous en détail à l'aide d'un exemple de réalisation Le dessin correspondant représente: Figure 1: représentation de principe du dispositif. Le mécanisme d'entraînement dont on doit influencer le comportement énergétique et dynamique est constitué du volant 1, de l'accouplement 2 et du frein 4 avec son élément de manoeuvre 5. Les pièces du mécanisme secondaire à accélérer et à freiner sont représentées sous forme d'une masse tournante 3 L'arbre excentré ou la manivelle 6 est, de façon connue, relié, par l'intermédiaire de la bielle 7, au porte-outil supérieur 8 et à l'outil supérieur 28 qui y est monté Des deux côtés du porte- outil supérieur 8 sont disposés les vérins d'équilibrage 23 qui sont en outre reliés au bâti de la presse La tige respective 27 du piston 22 présente, à son extrémité qui sort hors du vérin d'équilibrage 23, une butée 29 et un amortisseur de butée 26. Cette butée 29 est en liaison active avec une butée 25 fixée au porte-outil supérieur 8. Les chambres supérieures 31 du fluide sous pression du vérin d'équilibrage 23 sont reliées, par l'intermédiaire de conduites, avec le robinet de sécurité de la presse dont une sortie est en liaison active avec un silencieux 30 et l'autre, avec la source 11 de fluide sous pression par l'intermédiaire d'un organe d'arrêt 18, conçu de préférence sous forme de clapet de non-retour, et d'un régulateur de pression 19 Cette source 11 de fluide sous pression est également reliée, par l'intermédiaire d'un régulateur de pression 21 et d'un réservoir 24 de fluide sous pression, avec la chambre inférieure de fluide sous pression du vérin d'équilibrage 23 En outre, la source 11 de fluide sous pression, par l'intermédiaire d'un régulateur de pression 12 et d'un réservoir 13 de fluide sous pression, d'une part alimente, par l'intermédiaire du robinet 16 de sécurité de la presse, l'élément de manoeuvre 5 du frein 4 A la sortie du robinet 16 de sécurité de la presse sont reliés le robinet distributeur 17 à position surveillée et un silencieux D'autre part la conduite précitée est en liaison avec l'élément de manoeuvre de l'accouplement 2 par l'intermédiaire d'un régulateur de pression 14 et d'un réservoir 15 de fluide sous pression ainsique d'un robinet distributeur 10 et d'un robinet 9 de sécurité de la presse Depuis la seconde entrée du robinet distributeur 10, une conduite est en outre disposée parallèlement au régulateur de pression 14 et au réservoir 15 de fluide sous pression. Après mise en circuit du robinet 16 de sécurité de la presse, l'air de l'élément de manoeuvre 5 du frein est rapidement évacué et l'accouplement 2 est amené en position de fermeture, sans période de recouvrement, de façon connue, par le robinet 9 de sécurité de la presse et par le réservoir 15 de fluide sous pression Dans l'accouplement 2 agit un moment d'accélération que le régulateur de pression 14 a nettement réduit et qui prend au maximum une valeur double de celle du moment de frottement agissant dans le mécanisme secondaire, par exemple dans les paliers. Ce faible moment d'accélération enclenche le processus de démarrage Quel que soit l'angle de manivelle atteint, il apparaît, par suite de la descente du porte-outil supérieur 8 et de l'outil supérieur 28 hors de la zone du point mort supérieur, une action qui aide le processus d'accélération et s'exerce par l'intermédiaire de la bielle 7 sur l'arbre excentré ou la manivelle 6 et sur les masses tournantes du mécanisme secondaire Au moyen des régulateurs de pression 19 et 21 ainsi que du robinet 20 de sécurité de la presse, le piston 22 et la tige de piston 27 sont réglés de façon que la butée 25 située sur le porte-outil supérieur 8 atteigne l'amortisseur 26 de la butée 29 lorsque l'accouplement a pris une allure synchrone. La mise en circuit du robinet distributeur 10 produit rapidement le moment de rotation de l'accouplement 2 nécessaire pour la réalisation du procédé de formage. A la montée du porte-outil supérieur 8, les forces étant équilibrées, le piston 22 avec la tige de piston 27 s'arrête automatiquement Entre-temps l'accouplement 2 s'est déplacé pour se séparer du mécanisme secondaire du fait de la mise hors circuit du robinet 9 de sécurité de la presse, de sorte que les masses tournantes 3 du mécanisme secondaire viennent s'arrêter au point mort haut par suite de l'action de freinage du porteoutil supérieur 8 et de l'outil supérieur 28 Au point mort haut, le frein 4 agit comme frein d'arrêt par suite de la mise hors circuit du robinet 16 de sécurité de la presse. Le robinet 20 de sécurité de la presse, conçu sous forme de robinet distributeur, est mis hors circuit si la zone supérieure de la commande d'arrêt n'est pas atteinte, si elle est dépassée ou si l'on appuie sur l'arrêt d'urgence. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour influencer le comportement énergétique et dynamique des mécanismes d'entraînement dans des machines de formage pendant le processus d'accélération et de freinage, dans lesquelles le mécanisme d'entraînement est constitué d'un volant, d'un accouplement et d'un frein, ainsi que de mécanismes secondaires et dans lesquelles la transmission du mouvement au porte-outil supérieur, depuis l'arbre excentré ou la manivelle se fait au moyen de bielles ou d'un mécanisme articulé et dans lesquelles, pour équilibrer la masse du porte-outil supérieur et de l'outil supérieur sur la plage inférieure de l'angle de manivelle, plusieurs vérins, qui peuvent être mis sous la pression d'un fluide sous pression, sont disposés des deux côtés du porte-outil supérieur et sont en outre reliés avec le bâti de la presse, caractérisé par le fait que, l'effet d'équilibrage de la masse du porte-outil supérieur ( 8) et de l'outil supérieur ( 28) est supprimé sur la plage supérieure de l'angle de manivelle et les chambres supérieures ( 31) du fluide sous pression du vérin d'équilibrage ( 23), d'une part, peuvent être mises sous pression d'air comprimé par l'intermédaire d'au moins un robinet ( 20) de sécurité de la presse, un organe d'arrêt ( 18) et un régulateur de pression ( 19) et, d'autre part, peuvent être mises hors pression par l'intermédiaire du robinet ( 20) de sécurité de la presse et d'un silencieux ( 30) et à son extrémité qui sort hors du vérin d'équilibrage ( 23), la tige de piston respective ( 27) présente une butée ( 29) et elle est en liaison active, par l'intermédiaire d'un amortisseur de butée ( 26), avec une butée ( 25) fixée sur le porte-outil supérieur ( 8). 2 Dispositif pour influencer le comportement énergétique et dynamique de mécanismes d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que comme régulateur de pression ( 19) on utilise un dispositif programmable de régulation de la pression. 3 Dispositif pour influencer le comportement énergétique et dynamique de mécanismes d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que aussi bien la butée ( 29) que la butée ( 25) sont conçues réglables et programmables. 4 Dispositif pour influencer le comportement énergétique et dynamique de mécanismes d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les butées ( 25) et ( 29) s'adaptent sans choc et sans rebond. Dispositif pour influencer le comportement énergétique et dynamique de mécanismes d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que comme organe d'arrêt ( 18), on peut utiliser un clapet de non-retour. 6 Dispositif pour influencer le comportement énergétique et dynamique de mécanismes d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que pour récupérer à un taux élevé la vitesse de rotation nominale de l'arbre de l'accouplement lors du processus d'accélération et pour réduire au minimum l'usure résiduelle dans l'accouplement, avant le début du processus de freinage du mécanisme secondaire, l'accouplement ( 2) peut n'être mis hors circuit, décalé dans le temps, qu'après l'arrêt de la butée ( 29). 7 Dispositif pour influencer le comportement énergétique et dynamique de mécanismes d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que on peut régler le point d'arrêt de la tige de piston ( 27) en fonction spécifique de l'outil et en tenant compte du frottement ainsi que de la possibilité de faire varier le nombre de courses, la masse de l'outil supérieur, le réglage du coulisseau, ainsi que de la décroissance de la vitesse de rotation provoquée par le processus.