Brevet FR2655899A1 — publié le 19910621

DISPOSITIF A VENTOUSE MAGNETIQUE A COMMUTATION DE FLUX DESTINE A LA FIXATION D'OUTILLAGES ET, PLUS PARTICULIERE MENT, DU POINCON PAR RAPPORT A LA MATRICE DANS UN POSTE D'EJECTION D'UNE PRESSE A DECOUPER DES EBAUCHES DE CARTON D'EMBALLAGE. L'invention se rapporte à la fixation d'outillages sur des machines-outils et, plus particulièrement, dans une presse à découper les ébauches de carton d'emballage. Ces presses sont généralement constituées par une succession de postes de travail alimentés par une chaîne sans fin avançant pas à pas depuis un magasin d'alimentation de feuilles de carton jusqu a un magasin de réception des ébauches terminées. Dans un premier poste, la feuille de carton, pré-découpée aux dimensions voulues et maintenue par des pinces, est découpée et marquée afin d'obtenir une ébauche comportant des lignes de pliage et les découpes destinées à former les pattes et volets de fixation et les espaces formant poignées de préhension et de gerbage de l'emballage. Dans au moins un second poste, les ébauches doivent être débarrassées de leurs déchets, ce qui se fait en faisant descendre verticalement un poinçon muni d'organes éjecteurs qui pénètrent dans des évidements dont est munie une planche ajourée ou matrice. Il faut évidemment, pour obtenir un éjection parfaite des déchets sans risquer la détérioration des lèvres de l'ébau- che elle-même, que les organes éjecteurs soient positionnés avec précision par rapport aux évidements, donc que le poinçon lui-même soit fixé en position précise, réglable pour chaque modèle d'ébauche, sur l'organe de presse qui provoque son déplacement vertical. Avec la fixation mécanique traditionnelle, par exemple au moyen de boulons, le réglage fin de position est une opération à la fois longue, pénible et dangereuse, compte tenu du fait que l'espace compris entre l'outil de presse et le poinçon est extrêmement faible. Le brevet US-A-3 321 807 (O'BRIEN) décrit le positionnement grossier d'une pluralité de poinçons sur la platine d'une presse par coopération d'éléments magnétiques respectivement situés dans la platine et dans les poinçons, et assurant une force de rétention juste suffisante pour assurer l'accrochage des poinçons pendant que des éléments de serrage mécanique latéral les rapprochent les uns des autres pour effectuer leur positionnement définitif. Cette solution, qui fait appel à des électro-aimants, n'est pas utilisable en pratique pour assurer la fixation définitive, avec toute la force de rétention requise du poinçon du poste d'éjection ou de tout autre outillage qui doit être positionné avec précision et fixé avec une sécurité absolue. Il faut souligner que la place disponible pour insérer les éléments magnétiques est très réduite. Les fixations par électro-aimants se relâchent en cas de panne de courant, tandis qu'avec les fixations par aimants permanents la libération de l'outillage exige une désaimantation. L'invention propose de résoudre ce problème en faisant application d'un dispositif connu sous le nom de ventouse magnétique à commutation de flux, et dans lequel un circuit magnétique comprenant deux aimants permanents permet d'établir ou de supprimer une force d'attraction au moyen d'une impulsion de courant appliquée à la bobine entourant l'un des deux aimants et inversant le flux magnétique dans ledit aimant. Une telle ventouse permet d'établir des forces d'attraction suffisamment importantes pour assurer une fixation très sûre, et d'obtenir une force résiduelle après commutation du flux suffisamment faible pour que la mise en place précise soit facile. Suivant l'invention, de telles ventouses sont fixées sur l'organe de presse tandis que des plaques de fermeture du flux en matière magnétique douce sont implantées en regard sur le poinçon. Suivant une autre particularité de l'invention, les ventouses sont disposées suivant une configuration déterminée et le circuit de commande de l'excitation de leurs bobines est agencé pour autoriser la mise en service d'un nombre variable de ventouses, afin de réaliser des configurations partielles variables en fonction de la taille du poinçon. Suivant un mode d'exécution préféré, les ventouses sont du type décrit dans le brevet français No 74 26380 (Société dite : "Le Matériel Magnétique"), c'est-à-dire sont munies de deux bobinages distincts, dont l'un est utilisé pour établir le flux, l'autre pour supprimer la force d'attraction. Ce mode d'exécution permet d'utiliser sans inconvénient des bobines plates associées à des aimants de faible épaisseur et de forte section et de limiter l'encombrement du dispositif de fixation, ce qui est particulièrement important dans l'application envisagée. Elle permet également de simplifier le circuit de commande des ventouses et de le rendre plus fiable. D'autres particularités, ainsi que les avantages de l'invention, apparaîtront clairement à la lumière de la description ci-après. Au dessin annexé La figure 1 est une vue schématique éclatée, en partie en coupe, du poste d'éjection d'une presse à découper des ébauches de carton d'emballage La figure 2 est une vue du même poste dans lequel le poinçon est fixé à l'organe de presse Les figures 3 et 4 représentent, respectivement vue de dessus et en élévation latérale, une forme d'exécution de l'organe de presse représenté à la figure 1 ; et La figure 5 représente le schéma du circuit de comman de des ventouses, dans un mode d'exécution préféré. On voit que dans le cadre 1, qui constitue l'organe de déplacement vertical du poinçon 2, sont implantées des ventouses magnétiques telles que 10, 11. La disposition de ces ventouses dans une forme d'exécution concrète donnée à titre d'exemple apparaîtra à la figure 3. Le poinçon 2 est muni, en regard de chaque ventouse, de plaques de retour de flux en acier doux telles que 20, 21. Comme le montre la figure 2, quand le poinçon 2 est fixé au cadre 1, les plaques 20, 21 sont respectivement engagées dans des évidements dont est muni le cadre 1, de façon à entrer en contact avec les surfaces d'attraction des ventouses. De façon connue en soi, la face inférieure du poinçon 1 est munie d'organes éjecteurs de formes diverses, tels que 22 à 26, qui pénètrent à travers des évidements correspondants, 32 à 36 respectivement, de la matrice 3, pour chasser les déchets de l'ébauche. Comme on l'a expliqué ci-dessus, les organes éjecteurs doivent être positionnés avec une grande précision par exemple de l'ordre du mm, par rapport aux évidements de la matrice, et ces éléments auront des formes et des dimensions différentes d'un emballage à un autre, si bien que le temps de mise en place du poinçon n'est nullement négligeable dans la production. A titre d'exemple, avec les dispositifs de fixation mécanique connus, il peut être de l'ordre de 12 à 15 mn, ce qui représente un coût de main-d'~uvre d'environ 6 % du coût total de production. L'invention permet de réduire ce temps à environ 5 mn, ainsi que la pénibilité, et améliore la sécurité. On procède de la façon suivante L'opérateur relève le cadre 1, place le poinçon 2 sur la matrice 3 préalablement fixée et redescend le cadre jusqu'à la position de la figure 2. Le réglage de position ne fait donc pas appel à la fixation magnétique, puisqu a ce moment les ventouses sont en état de repos (force d'attraction quasi nulle). On pourrait toutefois, à titre de variante, mettre les ventouses dans un état intermédiaire (force d'attraction intermédiaire entre celles des états de repos et de travail) pendant les réglages, pour éviter la nécessité d'un engagement mécanique précis entre les plaques magnétiques et les évidements du cadre. Il suffirait, à cet effet, d'exciter le bobinage d'établissement du flux avec une impulsion d'amplitude plus faible que celle nécessaire à la saturation. Pour assurer le maintien énergique du poinçon, on commande alors l'établissement du flux dans les ventouses, de la manière qui sera expliquée dans la suite. Pour décrocher le poinçon, on commande évidemment la suppression du flux. Aux figures 3 et 4, on a représenté le cadre 1 dans une forme d'exécution pratique donnée à titre d'exemple, où il comporte neuf ventouses magnétiques numérotées de 101 à 109. On voit que chaque ventouse, telle que 101 de forme générale cylindrique, est fixée à deux étriers 1010, 1011, eux-mêmes fixés par la base de leurs montants 10101, 10102 à la plaque perforée qui constitue le cadre 1. Celle-ci est munie d'évidements carrés tels que 101a dans lesquels peuvent s'embo;- ter avec précision les plaques de fermeture magnétique correspondantes. Le réglage de la position du cadre dans son plan pour obtenir cet emboîtement et de sa hauteur pour amener la surface d'attraction 10103 des ventouses au contact des plaques de fermeture de flux, s'effectue par des moyens connus dont est munie la presse. On a représenté en 4 le bornier de raccordement électrique relié aux ventouses par des câbles qui aboutissent à des prises telles que 41. A titre d'exemple, le cadre a environ 2 m de côté, et chaque plaque de fermeture à 170 mm de côté et une épaisseur de 6 mm. Chaque ventouse a une force portante de 280 kg à l'arrachement en état de travail, et une force résiduelle inférieure à 5 kg en position de repos. En fonction des dimensions de l'ébauche, on met successivement en service, au cours d'un cycle d'établissement du flux, soit cinq ventouses (101 à 105), soit sept (101 à 107), soit neuf, pour faire varier la surface portante. Les ventouses sont avantageusement du type décrit dans le brevet français susvisé, c'est-à-dire comportant une bobine d'établissement du flux et une bobine de suppression de la force extérieure, la première (40, figure 5) entourant complètement les deux aimants pour les aimanter dans le même sens, la seconde (41) comportant deux enroulements série, aimantant les deux aimants en sens opposés. L'alimentation des bobines de l'ensemble des neuf ventouses comporte un transformateur de puissance (50, figure 5) alimenté par le secteur alternatif à 220 V, 50 Hz, un redresseur 51 et, sur la ligne 52 qui alimente en parallèle les neuf couples de bobines, neuf couples de thyristors tels que 53-54, dont les circuits de commande respectifs 530 et 540 sont eux-mêmes mis en service sous la commande d'un automate programmable 55. Un shunt 56 fournit le courant redressé à un compteur 57, qui ne progresse d'une unité que lorsque le courant a une valeur suffisante pour commuter une ventouse. Si le courant est insuffisant ou nul, l'automate arrête le cycle d'établissement ou de coupure de la force d'attraction. Le compteur affiche donc le numéro de la dernière ventouse qui a reçu une impulsion normale. La ventouse de numéro suivant doit donc être vérifiée, après quoi l'opéra- teur peut procéder à un cycle de coupure de la force d'attraction et recommencer le cycle d'établissement ou de coupure de la force d'attraction. On notera que, grâce à l'utilisation de ventouses à double bobinage, le circuit d'alimentation décrit est particulièrement simple et fiable. Aucun contacteur électromécanique n'est utilisé, les thyristors ont un potentiel de cathode et de gâchette non flottant et aucune diode n'est nécessaire pour empêcher les dérivations de courant entre les bobinages des ventouses montés en parallèle sur la même source de courant électrique. Le contrôle de l'intensité de l'impulsion permet de s'assurer que toutes les ventouses ont été correctement excitées pour l'établissement du flux, ce qui est particulièrement important pour la sécurité du maintien du poinçon pendant l'éjection. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes d'exécution décrits et représentés. Revendications 1. Dispositif de fixation et/ou de maintien d'outillages sur des machines-outils et, plus particulièrement, du poinçon d'un poste d'éjection d'une presse à découper des ébauches de carton d'emballage, caractérisé en ce qu'il comporte des plaques en matière magnétique douce (20-21) implantées sur l'outil à fixer, plus particulièrement ledit poinçon (2), coopérant avec des ventouses magnétiques (10-11) fixées en regard desdites plaques sur l'organe mobile de presse (1) sur lequel l'outil doit être fixé, lesdites ventouses étant du type à commutation de flux, dans lequel un circuit magnétique comprenant deux aimants permanents permet d'établir ou de supprimer une force d'attraction au moyen d'une impulsion de courant appliquée à la bobine (41) entourant l'un des deux aimants en inversant le flux magnétique dans ledit aimant. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ventouses sont disposées suivant une configuration déterminée et que le circuit de commande de l'excitation de leurs bobines est agencé pour autoriser la mise en service d'un nombre variable de ventouses, afin de réaliser des configurations partielles variables en fonction de la taille de l'outil à fixer. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites ventouses sont du type comportant deux bobinages distincts dont l'un sert à l'établissement du flux, l'autre à la coupure de la force d'attaction. 4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les bobinages d'établissement et de coupure de la force d'attraction des ventouses respectives sont alimentés par une impulsion de courant fournie par une source commune de courant redressé à travers des couples de composants semi-conducteurs commandés, montés en parallèle, que des moyens, tels qu'un automate programmable, sont prévus pour assurer la commande desdits composants semiconducteurs de façon à exciter successivement un nombre déterminé de ventouses dans un ordre programmé au cours d'un cycle d'établissement ou de coupure de la force d'attraction et qu'un compteur, déclenché à chaque fois que l'intensité du courant d'excitation est suffisante, affiche le numéro d'ordre de la dernière ventouse qui a été convenablement excitée. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites configurations partielles de ventouses mises en service comprennent respectivement cinq, sept et neuf ventouses implantées pour fournir des surfaces de maintien de tailles différentes. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de presse est une plaque perforée dans les perforations de laquelle s'engagent à la fois les portions terminales comportant la surface d'attraction des ventouses et les plaques de fermeture du flux, de façon à assurer la mise en place précise de l'outil avant d'établir le flux dans les ventouses pour assurer son maintien énergique. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le maintien de l'outil pendant les réglages de mise en place est assuré par les ventouses, mises à cet effet dans un état magnétique intermédiaire entre l'état d'établissement complet du flux et l'état de coupure complète de la force d'attraction.