Brevet FR2662380A1 — publié le 19911129

La présente invention concerne un manipulateur pour machines de forgeage, par exemple pour machines de forgeage à coulisseaux mul- tiples avec plusieurs coulisseaux agissant radialement sur la pièce forgée, dans lesquelles la pièce travaillée est déplacée axialement conformément à la séquence de forgeage, et l'entraînement d'avance du manipulateur s'effectue à une vitesse constante Un entraînement su- perposé, à action axiale et d'activité asservissable, agit périodique- ment sur l'arbre de pince du manipulateur, au moins un ensemble cylindre-piston travaillant hydrauliquement étant disposé afin de sou- tenir l'arbre de pince axialement déplaçable vis-à-vis du carter de manipulateur. Dans un mode de réalisation connu, l'arbre de pince est monté axialement déplaçable dans le carter de manipulateur, et il est sou- tenu axialement par l'intermédiaire d'éléments élastiques, de sorte que l'arbre de pince peut céder dans les deux directions Pendant la phase de contact de pression, la pièce travaillée est maintenue im- mobile par les outils de forgeage L'entraînement, qui continue à fonctionner de manière constante, a pour conséquence que l'arbre de pince se déplace à l'encontre de la tension élastique A la fin de la phase de contact de pression, l'arbre est rappelé par la tension de l'élément élastique Au cours du mouvement de rappel, et avec l'action conjointe des masses accélérées, on n'obtient pas simplement la posi- tion centrale, mais le système vibre jusque dans l'élément élastique opposé et en revient partiellement, la vitesse relative de l'arbre de pince et de la pièce par rapport à la machine de forgeage retombant à zéro ou approximativement à zéro avant que ne commence la nouvelle phase de contact de pression du cycle de travail suivant. Dans le système vibrant, la tension élastique, les forces dues aux masses et les vitesses sont en corrélation physique indirecte. Avec ce système, un fonctionnement correct ne peut être garanti que si les paramètres constructivement déterminés sont respectés Pour des types d'usinage différents (ébauchage, finition), le rapport entre le temps de contact et le temps à vide constitue déjà une variable, de sorte qu'on obtient des paramètres différents pour le système vibrant. Le système vibrant nécessite une corrélation à une fréquence de course fixe de la machine de forgeage Etant donné que la masse est différente selon la taille de la pièce travaillée, la modification de cette masse à un effet néfaste sur le système vibrant. On sait également qu'on peut prévoir, pour des machines de for- geage, une commande de manipulateur permettant de commander la presse de forgeage et le manipulateur de forgeage de manière synchrone Le manipulateur est déplacé en permanence à une vitesse moyenne régulée d'après le temps de course et l'avance souhaitée pour l'opération de forgeage, tandis que la pince du manipulateur accomplit avec la pièce forgée un mouvement intermittent par rapport au chariot, et atteint donc plus rapidement que l'ensemble du manipulateur la position néces- saire pour la course suivante de la presse Un entraînement superposé axial, asservissable, agit pendant un temps prédéterminé sur l'arbre de pince axialement déplaçable du manipulateur Au moins un ensemble cylindre-piston, travaillant hydrauliquement, est disposé afin de sou- tenir l'arbre de pince axialement déplaçable vis-à-vis du carter. La présente invention a pour but, pour un manipulateur destiné à des machines de forgeage du type mentionné en introduction, d'obtenir par des moyens mécaniques que l'ensemble du dispositif de commande du manipulateur soit configuré d'une manière fonctionnellement fiable et simple L'invention se caractérise par le fait que la chambre avant et la chambre arrière de l'ensemble cylindre-piston peuvent être reliées par une conduite au moyen d'un distributeur, et que l'ensemble cylindre-piston est conçu comme dispositif de servocommande, permet- tant d'asservir l'ensemble cylindre-piston. L'agencement prévu par l'invention a pour effet que la vitesse de l'arbre de pince et donc de la pièce par rapport à la machine de forgeage devient nulle, d'une manière fiable, avant l'atteinte de la phase de contact de pression Cela s'obtient par une mise en communi- cation directe des chambres de l'ensemble cylindre-piston, de sorte que la commande active de ce dernier est suspendue, et que l'allongement, non prédéterminable, de la pièce suite au processus de forgeage, et donc le déplacement axial de l'arbre de pince par rapport au manipulateur, peut être réglé librement et sans contraintes La servocommande permet de produire une courbe caractéristique pré- déterminable pour le mouvement axial de l'arbre de pince Il devient alors possible que l'arbre de pince accomplisse d'une manière allouée des mouvements harmonieux, notamment qu'il soit accéléré et décéléré de manière harmonieuse L'arbre de pince muni de la pièce peut aussi être immobilisé avant le début d'une passe de forgeage, de sorte que cette dernière ne doit pas être forcée par les mâchoires de forgeage. La direction prédéterminable de l'arbre de pince permet de raccourcir sensiblement la course nécessaire de déplacement de l'arbre par rap- port au mode de construction conventionnel, et donc de réduire les dé- penses constructives mécaniques. Le dispositif de servocommande est avantageusement conçu de telle sorte qu'un distributeur est relié, d'une part hydrauliquement au distributeur précité, et d'autre part à un système broche-écrou La servocommande permet de produire aisément une courbe caractéristique prédéterminable pour le mouvement axial de l'arbre de pince. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, le dis- positif de servocommande présente une broche filetée qui est assemblée solidairement en rotation au piston de l'ensemble cylindre-piston, de sorte qu'on obtient une liaison linéaire directe entre le distributeur et le piston. L'exposé qui suit décrit plus en détails l'invention à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur les dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'une forme de réalisation d'un manipulateur pour le mouvement de la pièce travaillée dans le sens axial, la figure 2 est une vue en coupe, selon la ligne II-II de la fi- gure 1, à travers le palier axial et les ensembles cylindre-piston disposés, pour partie en projection et pour partie en coupe, et de ma- nière schématique, et la figure 3 est une vue de principe schématique d'une forme de réalisation d'un dispositif de servocommande pour la commande du mou- vement axial de l'arbre de pince. Le manipulateur 1 de la figure 1 déplace la pièce travaillée 2 dans le sens axial conformément à la séquence de forgeage L'avance s'effectue par l'intermédiaire d'un dispositif d'entraînement, par exemple un vérin hydraulique 3 qui est relié au carter 4 du manipula- teur L'arbre de pince 5 est monté axialement déplaçable dans le car- ter de manipulateur 4; le montage axial s'effectue par l'intermédiaire du moyeu 6, assemblé rigidement à l'arbre de pince 5 Un nombre pré- déterminé de leviers de pince 8 sont disposés sur un collet en saillie 7 à l'extrémité libre avant de l'arbre de pince 5, et ils sont montés pivotants autour de pivots 9 et portent à leurs extrémités libres des becs de pince 10, qui viennent en engagement avec la pièce 2 La com- mande s'effectue en fonction de la séquence de forgeage. Le soutien axial de l'arbre de pince 5 s'effectue par l'intermédiaire d'un palier axial hl qui agit autour du moyeu 6 et sur lequel sont disposés plusieurs ensembles cylindre-piston 12, travail- lant hydrauliquement Un piston 15 peut se déplacer hydrauliquement dans un cylindre 14 monté stationnairement dans une paroi de bâti 13 ou similaire, et il est relié rigidement au palier axial 11 par l'intermédiaire de la tige de piston 16. L'ensemble cylindre-piston 12 travaillant hydrauliquement est avantageusement conçu comme dispositif de servocommande 17, de sorte que le dispositif de commande permet de produire une courbe caracté- ristique prédéterminable pour le mouvement axial de l'arbre de pince Le dispositif de servocommande 17, à rétroaction par comparaison des valeurs réelles et des valeurs de consigne, permet d'agir sur le déplacement axial de l'arbre de pince 5 de façon que ce dernier soit immobilisé avant l'atteinte de la phase de contact de pression par les coulisseaux. Dans ce cas, l'arbre de pince 5 est déplacé à une vitesse constante correspondante à l'encontre de la vitesse d'avance constante du dispositif d'entraînement du manipulateur, de sorte que la vitesse relative de l'arbre de pince et de la pièce par rapport à la machine de forgeage est amenée à zéro Pendant la phase de contact de pres- sion, la commande active de l'ensemble cylindre-piston 12 est suspen- due par l'établissement d'une liaison directe 28 entre les chambres 18 et 19 du cylindre, de sorte que l'arbre de pince 5 peut se déplacer librement et sans contrainte par rapport au carter de manipulateur 4, en dépit de l'entraînement d'avance constant 3 du manipulateur 1, et suite à un mouvement superposé de l'arbre de pince 5 provenant de l'allongement, non prédéterminable, de la pièce qui est provoqué par le processus de forgeage A l'achèvement de la phase de contact de pression par les coulisseaux de la machine de forgeage, la servo- commande est réactivée, l'arbre de pince 5 est rappelé et, avant que le cycle de travail suivant ne commence, il est à nouveau accéléré à la vitesse opposée du manipulateur A l'aide du dispositif de commande programmable 17, qui agit en supplément sur le déplacement axial de l'arbre de pince 5 en tant qu'entraînement superposé, on intervient activement dans le déroulement du mouvement axial Avec des moyens simples, on permet maintenant à la machine de forgeage de pouvoir tra- vailler avec des fréquences de course différentes, les temps d'immobilisation relative de l'arbre de pince du manipulateur pouvant être adaptés, d'une manière prédéterminable, d'une manière conforme aux temps de contact de pression par les coulisseaux De plus, la di- rection prédéterminable du déplacement axial de l'arbre de pince par rapport au carter de manipulateur permet de réduire sensiblement l'espace constructif nécessaire pour la course de déplacement, et donc les dépenses constructives mécaniques Les références 30, 31 désignent l'entraînement en rotation pour l'arbre de pince 5. On va maintenant décrire à l'aide de la figure 3 un exemple de réalisation d'un dispositif de servocommande L'ensemble cylindre-pis- ton 12 est commandé au moyen d'un distributeur servo-hydraulique 17. L'introduction de la valeur de consigne s'effectue de manière roto- rique, avec une puissance absorbée minime, par exemple par un moteur pas à pas 20, qui entraîne une poulie de courroie 22 par l'intermédiaire d'un organe de transmission tel qu'une courroie cran- tée 21, et qui agit sur un système broche-écrou 23 du distributeur servohydraulique 17, de sorte que le mouvement rotorique de l'arbre d'entrée est transformée en un mouvement linéaire de telle sorte que ce mouvement ouvre le distributeur 24 en opposition à la direction de déplacement souhaitée du piston Du fait de l'assemblage en solidarité de rotation de la broche filetée 25 avec le piston 15, le distributeur 24 est relié linéairement au piston 15 de manière directe, de sorte que la position effective du piston 15 agit, par le circuit de régula- tion mécanique fermé, sur le distributeur 24, et donc que le distribu- teur 24 est refermé à l'atteinte de la valeur de consigne allouée En vue de la nécessaire interruption de la commande active pendant la phase de contact de pression, les chambres 18 et 19 de l'ensemble cylindre-piston 12 sont mises en communication directe en commutant le distributeur 26 Afin de contrôler la position du piston et ainsi la position de l'arbre de pince, la valeur effective du piston 15 est dé- tectée par un système séparé 27 de mesure de position, et comparée à la valeur de consigne allouée dans le dispositif électrique de commande. REVENDICATIONS 1 Manipulateur pour machines de forgeage, par exemple pour ma- chines de forgeage à coulisseaux multiples avec plusieurs coulisseaux agissant radialement sur la pièce forgée, dans lesquelles la pièce travaillée est déplacée axialement conformément à la séquence de for- geage et l'entraînement d'avance du manipulateur s'effectue à une vi- tesse constante, un entraînement superposé, à action axiale et d'activité asservissable, agissant périodiquement sur l'arbre de pince du manipulateur, et au moins un ensemble cylindre-piston travaillant hydrauliquement étant disposé afin de soutenir l'arbre de pince axia- lement déplaçable vis-à-vis du carter de manipulateur, c a r a c t é r i S é en ce que la chambre avant ( 18) et la chambre arrière ( 19) de l'ensemble cylindre-piston ( 12) peuvent être reliées par une conduite ( 28) au moyen d'un distributeur ( 26), et en ce que l'ensemble cylindre-piston ( 12) est conçu comme dispositif de servo- commande ( 17), permettant d'asservir l'ensemble cylindre-piston ( 12). 2 Manipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un distributeur ( 24) est relié, d'une part hydrauliquement au dis- tributeur ( 26), et d'autre part à un système broche-écrou ( 23) du dis- positif de servocommande ( 17). 3 Manipulateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de servocommande ( 17) présente une broche filetée ( 25), qui est assemblée solidairement en rotation au piston ( 15) de l'ensemble cylindre-piston ( 12).