Brevet FR2663587A1 — publié le 19911227

Mécanisme d'entraînement avec commande pour presses mécaniques La présente invention concerne un mécanisme d'entraînement avec commande pour presses mécaniques notamment pour le formage de tôles à grande vitesse, constitué d'un mécanisme d'entraînement pour la conversion de la rotation des roues d'entraînement en un mouvement rectiligne du coulisseau et d'un deuxième système de déplacement dont les fonctions de transmission se super- posent pendant une phase déterminée de la course du coulisseau. On connaît un mécanisme d'entraînement pour presses mécaniques dans lequel un mécanisme d'entraînement destiné à convertir la rotation des roues d'entraînement en un mouvement rectiligne du coulisseau, est asservi à un deuxième système de déplacement avec fonctions de transmission qui opèrent pendant des phases déterminées de la course du coulisseau Le point de pression du coulisseau, qui est conçu comme un vérin à double effet avec piston différentiel, permet à l'un de ces pistons télescopiques à actionnement forcé de commander le coulisseau, au moyen d'un liquide sous pression, avant le début de l'emboutis- sage, de manière que l'on obtienne une réduction de la vitesse, proportionnelle à la vitesse correspondante du coulis- seau Cette solution ne permet pas d'obtenir une vitesse d'impact constante au début de l'emboutissage, avec des cadences ou des profondeurs d'emboutissage différentes. Elle ne permet pas non plus de réaliser des vitesses d'impact différentes pour une même vitesse du coulisseau. Selon le document DD-WP 220 487, on connaît un mécanisme d'entraînement pour presses mécaniques dans lequel la vitesse du coulisseau s'adapte aux conditions technologiques, dans des phases déterminées de la course, par une transmission à deux étages entre le mécanisme d'entraînement et le coulisseau, constituée d'une transmis- sion à vide et d'une transmission en charge La transmis- sion en charge est un mécanisme à cames et manivelle constitué d'une manivelle reliée à la roue d'entraînement et d'une bielle en deux parties dont les deux parties sont montées coulissantes sur leur longueur, l'une par rapport à l'autre, de manière télescopique et prennent appui pendant la phase de travail sur une articulation à cames constituée de deux segments de came roulant l'un sur l'autre. Dans cette solution, la conception rigide du déplacement ne permet pas de s'adapter à la profondeur d'emboutissage des pièces à former En outre, la réalisa- tion de cette solution est très coûteuse car les transmis- sions à manivelle et cames exigent une grande complexité mécanique. L'invention se propose de réaliser un mécanisme d'entraînement de presses ainsi que sa commande, avec une complexité technique aussi réduite que possible, qui permette d'obtenir une vitesse d'impact réduite, à grande cadence, lors de la fermeture de l'outil, cette vitesse réduite du mécanisme d'entraînement de la presse opérant avant le formage et pouvant être réglée sur n'importe quelle valeur, indépendamment de la vitesse de la presse et de la profondeur d'emboutissage. Ce but est atteint suivant l'invention par le fait que le point de pression du coulisseau, conçu comme un vérin à double effet avec piston différentiel peut être entraîné par un accumulateur de pression hydraulique à commande pneumatique et peut être commandé par une soupape d'étranglement à actionnement forcé en fonction de la course, placée entre le réservoir de fluide sous pression et le vérin. Il entre aussi dans le cadre de l'invention d'appliquer cette solution aux presses à découper et pour l'accélération préliminaire du coussin d'emboutissage avant le début de l'emboutissage. Cette solution a pour avantages une meilleure qualité de la pièce formée, une optimalisation de la vitesse d'impact, une réduction du bruit dû au formage ainsi qu'un accroissement de la vitesse de la presse permettant d'augmenter le rendement. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit Un mode de réalisation de l'invention est représenté à titre d'exemple non limitatif sur les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente le mécanisme d'entraîne- ment hybride à l'exemple d'un coulisseau à deux points avec mécanisme à manivelle, accumulateur de pression hydraulique avec multiplication de pression et charge de l'accumulateur de pression au moyen d'un vérin entraîné par le coulisseau. Le mécanisme d'entraînement hybride sera décrit ci-après par le cycle de travail d'une course de coulis- seau On considère que la position initiale correspond au point mort haut du mécanisme à manivelle Tandis que le piston différentiel du vérin 1, accouplé de manière articulée au mécanisme à manivelle, par d'autres éléments actifs, occupe la position haute, le coulisseau 2 se situe plus bas d'une distance correspondant à la course de travail 5 du mécanisme hydraulique et prend appui mécani- quement sur le piston de travail 1, dans la chambre supérieure de fluide sous pression 3 Le piston différen- tiel du vérin 1 est avec la petite surface active supérieure 6 de fluide sous pression et la grande surface active inférieure 7 de fluide sous pression qui prennent appui chacune sur le coulisseau 2, par l'inter- médiaire de la chambre de fluide sous pression supérieure 3 et de la chambre de fluide sous pression inférieure 4 Les deux chambres de fluide sous pression 3 et 4 sont reliées directement et indirectement au réservoir de fluide sous pression 8 dont le liquide sous pression est pneumatique- ment précontraint, la pression pneumatique pouvant être réglée différemment au moyen du régulateur de pression 16. Le poids du coulisseau 2, y compris du poinçon fixé sur celui-ci, est équilibré, de manière connue, par un cylindre d'équilibrage 44 La différence entre les surfaces actives de fluide sous pression supérieure et inférieure 6 et 7 garantit, une fois multipliées par la pression régnant dans le réservoir de fluide sous pression 8, une force s'exerçant sur le coulisseau 2 qui assure sa position inférieure, mécaniquement limitée, avec un suréquilibrage limité En position initiale du coulisseau au point mort haut, la soupape de distribution 9 qui est placée entre les chambres de fluide sous pression 3 et 4, se trouve en position ouverte et le piston de l'accumulateur de pression hydraulique 10 dont la pression agit sur la surface active de fluide sous pression supérieure 6, se trouve dans la position de fin de course déchargée. La soupape de non-retour 11 et la soupape d'étranglement 12 pouvant être fermée sont disposées en parallèle dans la conduite reliant la chambre de fluide sous pression inférieure 4 et le réservoir de fluide sous pression 8 Au début de la course du coulisseau vers le point mort haut, un signal de cames de commande ferme la soupape de distribution 9. De ce fait et du fait de la soupape d'étrangle- ment 12 se trouvant en position fermée ainsi que de la soupape de nonretour il fermant la sortie de la chambre de fluide sous pression inférieure 4, le liquide sous pression est enfermé dans la chambre de fluide sous pression 4, ce qui fait qu'aucun déplacement relatif entre le piston différentiel du vérin 1 et le coulisseau n'est possible Le coulisseau 2 se déplace vers le bas à la vitesse du piston différentiel. Parallèlement au déplacement du coulisseau, le vérin 13 sert de pompe à liquide sous pression, entraînée par le coulisseau 2 Pendant la course du coulisseau, le piston plongeur 14, solidaire du coulisseau 2, chasse le liquide sous pression du vérin 13, relié au bâti de la presse, dans l'accumulateur de pression hydraulique 10, par l'intermédiaire du piston plongeur 14 configuré en tige creuse L'accumulateur de pression 10, représenté dans cet exemple d'application comme un multiplicateur de pression, peut aussi se présenter sous la forme d'un accumulateur à piston ou à bulles La pression du liquide dans l'ac- cumulateur de pression hydraulique 10 et dans le réservoir de fluide sous pression 8 est prédéterminée par le réglage des pressions pneumatiques au moyen du régulateur de pression 15 ou 16. La chambre de fluide sous pression 17 de l'accumulateur 10, remplie de liquide sous pression, communique par les conduites 18 avec les chambres supé- rieures de fluide sous pression 3 et par la conduite 19 avec le vérin 13, la soupape de non-retour 20 étant montée dans la conduite 19, de manière à fermer l'écoulement dans le sens du vérin 13 La pression régnant dans la chambre de fluide sous pression 17 est telle que multipliée par la surface de fluide sous pression supérieure 6, elle exerce sur le coulisseau 2, une force dirigée contre sa force de gravité, qui est supérieure à la force agissant dans le sens de la gravité, dans la chambre de fluide sous pression inférieure 4, qui est formée par le produit de la surface active inférieure de fluide sous pression 7 et de la pression du réservoir de fluide sous pression 8, agissant dans la chambre inférieure de fluide sous pression 4. La masse du coulisseau 2, comprenant celle du poinçon, est compensée de manière connue par un cylindre d'équilibrage 44, ce qui fait que les forces agissant dans les chambres supérieure et inférieure 3 et 4 du fluide sous pression sont disponibles pour accélérer le coulisseau 2. Avant la sortie du poinçon solidaire du coulisseau 2, en direction de la pièce à former, il se produit un contact mécanique entre le rouleau 24 et le levier de basculement Cette phase de déplacement est représentée sur la figure 1 Jusqu'à cet instant, le déplacement du coulisseau est uniquement déterminé par la chaîne cinématique 48 mécanique Le déplacement se poursuivant, du fait de la chaîne cinématique 48 mécanique, un déplacement relatif entre le piston différentiel du vérin 1 et du coulisseau 2, est dû au fait que la soupape d'étranglement 12 est ouverte par force et qu'en conséquence du liquide sous pression est chassé de la chambre inférieure 4 de fluide sous pression par la diminution des forces entre la chambre supérieure 3 et la chambre inférieure 4, le liquide sous pression s'écoulant ensuite dans le réservoir de fluide sous pression 8 La soupape d'étranglement 12 ainsi que le boîtier de guidage des pièces coulissantes 35 et 42 est solidaire du coulisseau 2, tandis que la tige de butée 26 est reliée au rouleau 24 dans le vérin d'arrêt 27, accouplé au bâti de la presse, de telle sorte que pendant la course du coulisseau, le levier de basculement 25 qui est monté de manière articulée dans la pièce coulissante 35, est entraîné La tige de butée 24 est montée mobile dans le vérin d'arrêt 27 et peut être serrée de manière rigide au moyen du piston d'arrêt 28 qui est relié à la tige de butée 26 Le serrage s'effectue par la pression régnant dans la chambre de fluide sous pression 29, contre la butée 30 réglable La chambre de fluide sous pression 29 est reliée au réservoir de fluide sous pression 33 dont le liquide sous pression est précontraint pneumatiquement La précontrainte pneumatique peut être modifiée au moyen du régulateur de pression, sur le rouleau 34 Dans la conduite reliant la chambre de fluide sous pression 29 et le réservoir de fluide sous pression 33, la soupape de non- retour 31 fermant la sortie de la chambre de fluide sous pression 29 et la soupape de limitation de pression 32 servant de protection contre les surcharges pour le vérin d'arrêt 27, sont montées en parallèle. La butée 24 est réglée en hauteur en fonction du déplacement du coulisseau et de la profondeur d'em- boutissage, par la butée réglable 30, de manière que lors de l'avance du coulisseau 2 et avec celui-ci de la soupape d'étranglement 12 ainsi que de la pièce coulissante 35 et du levier de basculement 25, il y ait un contact mécanique entre la butée 24 et le levier de basculement 25, juste avant l'impact du poinçon sur la pièce à former. La chambre inférieure 4 de fluide sous pression et le réservoir de fluide sous pression 8 communiquent par la conduite 49, la soupape d'étranglement 12 et la conduite Parallèlement à ceci, il existe une liaison par la soupape de non-retour il avec une fonction de fermeture dans la direction du réservoir de fluide sous pression 8. La soupape d'étranglement 12 a une fonction similaire dans la même direction, dans sa position initiale, du fait qu'elle est conçue comme une soupape à siège soumise à l'action d'un ressort Le poussoir de soupape 37 qui dépasse des deux côtés vers l'extérieur, par un prolonge- ment avec de chaque côté un rouleau 34 placé en bout et le levier de basculement 41, est maintenu en position de fermeture par le ressort de pression 38. Lors de l'avance du coulisseau 2, le levier de basculement 25 est relevé, d'une distance égale à la course d'ouverture 51 et pivote ainsi autour de son appui dans la pièce coulissante 35, ce qui fait que le poussoir de soupape 37 est ouvert en permanence, à partir de sa position fermée, par le rouleau 34 reposant sur le levier de basculement 25 La section d'ouverture croissante de la soupape d'étranglement 12 a pour conséquence un écoulement croissant depuis la chambre inférieure 4 vers le réservoir de fluide sous pression, ce qui entraîne un déplacement relatif du coulisseau 2 à l'encontre du piston différentiel du vérin 1, entraîné mécaniquement et ce qui réduit donc la vitesse d'impact entre le poinçon et la pièce à former. La pièce coulissante 35 avec le support du levier de basculement 25 est placée coulissante dans un organe de guidage et est maintenue dans sa position de fin de course par un ressort de pression, contre la butée réglable 36 Le réglage de la butée 36 entraîne un déplacement du support du levier de basculement 25 dans la pièce coulissante 35 et donc une modification de la caractéristique d'ouverture de la soupape d'étranglement 12. De ce fait et/ou par réglage de la pression dans la chambre de fluide sous pression 17 au moyen du régulateur de pression 15, il est possible de régler la vitesse de rappel ou la vitesse d'impact du coulisseau pour des vitesses de presse et des profondeurs d'emboutissage différentes. Après pivotement du levier de basculement 25 sur la course 51, celle-ci est limitée mécaniquement ce qui provoque l'entraînement de la tige de butée 26, jusqu'alors au repos, par la butée 24, au cours de la poursuite de l'avance de la soupape d'étranglement 12 solidaire du coulisseau 2; il s'ensuit que le déplacement du coulisseau jusqu'au point bas chasse le liquide de la chambre de fluide sous pression 29, par la soupape de limitation de pression 32, dans le réservoir de fluide sous pression 33. Face à la soupape d'étranglement 12 avec le poussoir de soupape 37 se trouvent les éléments 39, 42, 43, 40 et 41 qui ont la même fonction et la même désignation que le levier de basculement 25, la pièce coulissante 35, la butée 36, la butée 24 du rouleau 34 La butée 40 est ici reliée au piston d'entraînement 1, par la tige d'entraîneur 47. Juste après l'impact du poinçon sur la pièce à former lors de la course relative du piston différentiel du vérin 1 et du coulisseau 2, d'environ 50 % de la course de travail 5 du mécanisme hydraulique, il se produit un contact mécanique entre la butée 40 et le levier de basculement 39 Le coulisseau poursuivant son avance, la butée 40 fait que le levier de basculement 3 qui est monté dans la pièce coulissante 42, pivote d'une distance égale à la course de fermeture 52 Il s'ensuit que le poussoir de soupape 37, ouvert juste auparavant, est refermé en fonction de la course, ce qui entraîne une réduction de la vitesse relative entre le piston différentiel du vérin d'entraînement 1 et le coulisseau 2, par suite de la réduction du débit de la chambre de fluide sous pression inférieure 4, jusqu'au contact mécanique entre le piston différentiel et le piston de butée 45 A partir de cet instant, le coulisseau continue sa course jusqu'au point mort bas, par la chaîne cinématique mécanique 48 Pendant le retour du coulisseau, après le point mort bas, le volume du vérin de travail 13 qui est rempli par le réservoir de fluide sous pression 8, précontraint pneumatiquement, par l'intermédiaire des soupapes de nonretour 11 et 21, augmente. La soupape de distribution 22 qui permet une circulation sans pression du fluide et la soupape de limitation de pression 23, protégeant le circuit de la pompe, sont montées en parallèle dans la tuyauterie de liaison entre le piston plongeur 14 et la chambre in- férieure de fluide sous pression 4 avec la soupape de non- retour 21 fermant l'écoulement dans le sens de la chambre de fluide sous pression inférieure 4 Le rappel du coulis- seau 2 par rapport à sa position initiale, sur la course de travail 5 du mécanisme hydraulique, s'effectue pendant le retour du coulisseau entre le point mort bas et le point mort haut, par commutation de la soupape de distribution 9 sur la position ouverte Il s'établit ainsi un équilibre des pressions entre les chambres supérieure et inférieure 3 et 4 et la chambre de fluide sous pression 17 est détendue L'accumulateur hydraulique 10, le coulisseau 2, la tige d'entraîneur 47 et la tige de butée 26 parviennent dans leur position initiale. La protection hydraulique contre les surcharges 46, située au-dessous du piston de butée, fonctionne de manière connue. REVENDICATIONS 1 Mécanisme d'entraînement avec commande pour presses mécaniques notamment pour le f ormage de tôles à grande vitesse, constitué d'un mécanisme d'entraînement pour la conversion de la rotation des roues d'entraînement en un mouvement rectiligne du coulisseau et d'un deuxième système de déplacement dont les fonctions de transmission se superposent pendant une phase déterminée de la course du coulisseau, caractérisé en ce que le point de pression du coulisseau ( 2), conçu comme un vérin ( 1) à double effet avec piston différentiel, peut être entraîné par un accumulateur de pression hydraulique ( 10) à commande pneumatique et peut être commandé par une soupape d'étran- glement ( 12) à actionnement forcé en fonction de la course, placée entre le réservoir de fluide sous pression ( 8) et le vérin ( 1). 2 Mécanisme d'entraînement avec commande pour presses mécaniques selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande forcée de la soupape d'étranglement ( 12), placée de manière fixe dans le coulisseau ( 2), peut être réalisée pendant le déplacement du coulisseau, par un levier de basculement ( 34), en liaison active avec le poussoir ( 37) de la soupape d'étranglement ( 12) et une butée ( 24) déplaçable, placée dans le corps de presse, associée à ce levier de basculement ainsi que par un levier de basculement ( 41), en liaison active avec le poussoir de soupape ( 37) et une butée ( 40) déplaçable, placée sur le piston différentiel du vérin ( 1), associée à ce levier basculant.