Brevet FR2667257A1 — publié le 19920403

Serre-flan hydraulique pour presses à simple effet La présente invention concerne un serre-flan pour presses à simple effet, notamment pour presses mécaniques pour le formage de tôles, comportant des liaisons sous pression dans la table de la presse avec appui en vis-à-vis, pendant l'emboutissage, contre la traverse accouplée au coulisseau de la presse et contre l'anneau serre-flan de la matrice. Selon le brevet DD-267 204, on connaît un serre-flan hydraulique pour presses à simple effet qui garantit un serrage du flan contre le coulisseau, sans que celui-ci doive fonctionner à l'encontre de cette force Le dispositif correspondant est constitué d'au moins un piston de travail hydraulique accouplé au coulisseau de presse et d'au moins un piston de travail hydraulique accouplé à la plaque à plots de pression, qui sont en liaison active entre eux Au début de l'emboutissage ou juste avant celui- ci, il en résulte que, du fait de la pression s'établissant dans la chambre de l'unité de fluide sous pression, mentionnée ci-dessus, une force opposée au coulisseau de presse en déplacement, provenant de la plaque à plots de pression, agit entre le poinçon et la matrice En outre, il est prévu dans la conduite de liaison entre la chambre de fluide sous pression et le réservoir de compensation de fluide sous pression, la sortie active d'un vérin sup- plémentaire dont la tige de piston est en liaison active avec la plaque à plots de pression, et/ou un multiplicateur de pression réglable. Dans cette solution, il n'est pas possible de régler des forces différentes sur le pourtour de l'anneau serre-flan et des forces différentes pendant l'opération d'emboutissage, qui agissent sur l'anneau serre-flan. Dans le dispositif d'emboutissage d'une presse selon le brevet EP o 173 755, les vérins de pression coopérant avec le côté pression et avec le serre-flan sont fixés de manière rigide avec les boîtiers de cylindre. Dans ce cas, les pistons des vérins de pression dépassent des deux côtés des boîtiers de cylindre, par des tiges de piston et coopèrent à une extrémité avec le serre- flan et à l'autre extrémité avec le côté pression Les chambres de cylindre de chaque vérin de pression communi- quent séparément, sur le côté de piston éloigné du serre- flan, chacune par une soupape de débit variable, en cas de commande passive avec un écoulement et en cas de commande active avec un groupe de pression pour le fluide sous pression Cette solution exige une grande consommation d'énergie pendant le maintien réciproque, c'est-à- dire pendant le serrage de la tôle En outre, par suite du principe de déplacement, dans le coussin d'emboutissage, il faut commander des débits très importants pour la commande des forces, débits qui exigent des soupapes de grandes dimensions nominales Celles-ci n'autorisent qu'une commande de force légèrement moins sensible que les soupapes de petites dimensions nominales avec des masses, des forces d'inertie et des temps de commande également petits. Le document DE-OS 38 07 683 décrit un appareil d'emboutissage dans des étages d'emboutissage de presses, qui contient toutes les fonctions du coussin d'emboutis- sage Cet appareil d'emboutissage est constitué d'un serre- f lan maintenant la pièce à emboutir à partir du bas et recevant la pression d'un côté pression, de vérins de pression pour maintenir la tôle lors de l'emboutissage et de vérins de pression pour le relevage commandé du serre- flan après formage de la pièce à emboutir Le côté pression est relié à la table de presse et agit du bas sur le serre- flan A chaque vérin de pression pour le serrage de la tôle est associé un vérin de pression pour le relevage du serre- flan, les vérins de pression étant placés coaxialement les uns par rapport aux autres et les pistons étant en liaison active On a recours en outre à un dispositif pour le déplacement simultanément et uniforme de plusieurs vérins de pression. Cette solution aussi exige une grande consomma- tion d'énergie pendant le serrage ainsi que des soupapes de grandes dimensions nominales, car là aussi s'applique le principe du déplacement Cet appareil d'emboutissage entraîne en outre une grande complexité pour la commande synchrone des différents vérins de pression. L'invention a pour but d'obtenir, par des moyens techniques appropriés dans des presses à simple effet, outre des forces importantes de serrage des tôles avec une consommation d'énergie réduite, une force de serrage des tôles optimale correspondant aux exigences technologiques de chaque flan à emboutir, en ce qui concerne la disposition spatiale dans le plan du flan et sa grandeur variable pendant l'emboutissage. Ce but est atteint suivant l'invention en ce qu'il est prévu au moins quatre liaisons de pression avec vérin de serrage par serre-flan et dans chaque liaison de pression il est prévu au moins un organe coulissant étanche à la pression qui est conçu comme une chambre de liquide sous pression, en ce qu'au moins une chambre de liquide sous pression par liaison de pression est en liaison active au moyen d'un régulateur de pression, en ce que pendant l'opération d'emboutissage, les chambres de liquide sous pression, non raccordées au régulateur de pression, peuvent être verrouillées contre un écoulement du fluide sous pression et toutes les chambres de liquide sous pression sont en liaison active avec un réservoir de liquide sous pression. L'avantage de cette solution réside dans les petits débits du fluide sous pression nécessaires pour commander les forces pendant le serrage de la tôle Ceci permet d'utiliser des vannes de petites dimensions nominales avec des masses, des forces d'inertie et des temps de commande également petits et une commande sensible des forces Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Les différents modes de réalisation du serre- flan hydraulique sont représentés à titre d'exemple non limitatif sur les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente un vérin de serrage avec réglage proportionnel de la pression et plaques à plots de pression commune, la figure 2 représente un vérin de serrage avec réglage proportionnel de la pression et plaques à plots de pression séparées, la figure 3 représente un vérin de serrage avec réglage proportionnel de la pression sans plaque à plots de pression, la figure 4 1 représente un vérin de serrage avec pression de précontrainte réduite, plaque à plots de pression commune et vérin à pression réglable proportion- nelle entre un plot de pression et la plaque à plots de pression, la figure 4 2 représente un vérin de serrage avec pression de précontrainte élevée et réalisation différente de celle de la figure 4 1 et la figure 5 représente un vérin de serrage avec réglage de pression proportionnelle, plaque à plots de pression commune et vérins à pression réglée proportionnel- lement entre un plot de pression et la plaque à plots de pression. Les figures 1 à 5 représentent chacune une vue en coupe du serre-flan hydraulique et de l'outil avec les dispositifs de commande nécessaires La différence entre les exemples de réalisation représentés réside dans la configuration des liaisons de pression et de leur commande de pression Par liaison de pression on entend les éléments fonctionnels soumis à une pression pendant l'emboutissage, placés entre les points de pression inférieurs 16 sur la traverse 17 et les points de pression supérieurs 5 sur l'anneau serre-flan 4. Tous les exemples de réalisation ont ceci en commun que quatre liaison de pression au moins, placées de préférence dans les angles de la table de presse, sont pourvues d'un organe coulissant étanche à la pression, conçu sous la forme d'une chambre de liquide sous pression 13, lequel est limité par le piston de travail supérieur 9 et le piston de travail inférieur 14 Les chambres de liquide sous pression 13 sont reliées au réservoir de liquide sous pression 19, par une tuyauterie avec soupape de non-retour 21 et soupape de limitation de pression 22 fonctionnant comme une soupape de sûreté, montées en parallèle et pouvant être ouvertes. Dans le sens de la sortie des chambres de liquide sous pression 13, on trouve la soupape de non- retour 21 qui peut être ouverte et la soupape de limitation de pression 22 servant de soupape de sûreté Le réservoir de liquide sous pression 19 est précontraint pneumatique- ment La pression est réglable par le régulateur de pression 19. Tous les exemples de réalisation ont en outre en commun que pour chaque, liaison de pression, une chambre de liquide sous pression 13 au moins et/ou une chambre de liquide sous pression 26 est raccordée à un régulateur de pression 23 ou 29 selon l'état de la technique et qu'une régulation de pression est garantie dans chaque liaison de pression, indépendamment l'une de l'autre, pendant l'emboutissage. A titre d'exemple, on a placé dans les conduits de sortie des chambres de liquide sous pression 13 et 26 des distributeurs proportionnels ou des soupapes de limitation de pression proportionnelles L'art antérieur donné par le document DD-OS 26 72 04 constitue la base du serre-flan hydraulique selon les figures 1 à 5; dans ce document le coulisseau de presse 1 avec de préférence quatre tiges de liaison 12 est relié à la traverse 17 opportunément placée sous la table de presse 20 et solidaire du coulisseau dans sa course. Selon la figure 1, il est prévu au moins quatre liaisons de pression entre le point de pression inférieur 16 et le point de pression supérieur 5 dans la région de la table de presse, lesquelles sont en liaison active, avec le poinçon 2 par l'intermédiaire de l'anneau serre- flan 4 et le flan 3, par la tige de piston 15, le piston de travail inférieur 14, la chambre de liquide sous pression 13, le piston de travail supérieur 9 avec appui sous la plaque à plots de pression 8 et plots intermédiaires 6, pendant l'emboutissage, c'est-à-dire qu'ils se soutiennent mutuellement et réalisent la force de maintien de la tôle entre le poinçon 2 et l'anneau serre-flan 4, sans applica- tion d'une force de la part du coulisseau de presse 1. La pression 12 régnant dans la chambre de liquide sous pression 13 détermine dans ce cas la force de serrage de la tôle dans la liaison de pression correspon- dante La chambre de liquide de pression 13 de chaque vérin de serrage 10 est raccordée à un convertisseur de mesure de pression il qui mesure la pression, la convertit en signaux électriques et commande la pression de consigne par une soupape proportionnelle du régulateur de pression 23 Du point mort haut du coulisseau de presse 1 au début de l'emboutissage, le piston de travail inférieur 14 suit la traverse 17 et donc le coulisseau de presse 1 La chambre de liquide sous pression 13 se remplit en liquide précon- traint pneumatiquement du réservoir de liquide sous pression 19, par la soupape de non-retour 21 pouvant être ouverte, tandis que le piston de travail supérieur 9 reste dans la position de fin de course mécanique supérieure. Au début de l'arrivée du poinçon 2 sur le flan 3, le piston de travail supérieur 9 et le piston de travail inférieur 14 descend de manière synchrone à la vitesse du coulisseau, ce qui fait qu'il n'y a plus échange de liquide sous pression avec le réservoir de liquide sous pression 19 En même temps, le régulateur de pression proportionnel 23 est activé, en ce qu'un courant réduit d'huile passe de l'accumulateur de pression dans les chambres de liquide sous pression 13 et un courant d'huile réduit et variable est commandé par les soupapes proportionnelles, en fonction de la pression et de la profondeur d'emboutissage. Après le point mort bas du coulisseau de presse 1, le serrage du flan est supprimé par ouverture de la soupape de non-retour 21 Les pistons de travail supérieurs 9 et la plaque à plots de pression 8 reliée à ceux-ci, parviennent, du fait de la pression de précontrainte dans le réservoir de liquide sous pression 19, dans la position d'éjection mécanique supérieure Après quoi, le piston de travail inférieur 14 se déplace toujours à la vitesse du coulisseau dans la direction du point mort haut, le liquide sous pression étant chassé des chambres de liquide sous pression 13, par la soupape de non-retour 21 ouverte, dans le réservoir de liquide sous pression 19. Indépendamment de la fonction d'éjection décrite de la plaque à plots de pression 8, la solution implique que la commande de la course en fonction du temps de la plaque à plots de pression 8 s'effectue de manière connue avec un groupe à coussin central, depuis la préaccélération avant le début de l'emboutissage jusqu'à la commande vers le point mort bas du coulisseau de presse. La solution selon la figure 2 diffère de celle de la figure 1 en ce qu'une plaque à plots de pression 8 séparée est associée à chaque liaison de pression Cette réalisation permet une meilleure répartition des forces des différents vérins de serrage entre les plots de pression faisant partie de la plaque à plots de pression 8 cor- respondante. La solution selon la figure 3 représente une autre amélioration de l'influence directe des forces sur l'anneau serre-flan 4 Dans ce cas, il est renoncé à la plaque à plots de pression 8, ce qui fait que la force produite dans chaque vérin de serrage 10 agit directement sur l'anneau serre-flan 4, dans le point de pression supérieur 5 L'étendue de travail correspond aux solutions selon les figures 1 et 2. La solution selon la figure 4 1 correspond, en ce qui concerne la disposition et le fonctionnement des vérins de serrage 10, à la figure 1, sans toutefois utilisation du régulateur de pression proportionnel 23 Par rapport à la solution de la figure 1, la différence essentielle consiste dans le fait qu'il est prévu un vérin de pression 24 entre la plaque à plots de pression 8 et chaque plot de pression 7 Le vérin de pression 24 dont le piston différentiel 25 est serré entre la chambre de liquide sous pression 26 et l'organe élastique (par exemple ressort à disque), détermine avec la pression régnant dans la chambre de liquide sous pression 26, la position en hauteur de la surface d'appui du piston du plot de pression 7 Une position en hauteur croissante de l'appui des plots de pression signifie un serrage accru entre le point de pression inférieur 16 et le point de pression supérieur 5, pendant l'emboutissage et donc une force de serrage de tôle accrue entre l'anneau serre-flan 4 et le poinçon 2. La chambre de liquide sous pression 26 est raccordée dans chaque cas à un convertisseur de mesure de pression 28 et au régulateur de pression proportionnel 29, par une arrivée et pour chaque vérin de pression 24 par une sortie commandée proportionnellement de dimensions nominales réduites La régulation de la pression dans les chambres de liquide sous pression 26 pendant l'emboutissage garantit dans chaque plot de pression 7 et plot inter- médiaire 6, une régulation variable de la force, propor- tionnellement à la pression, indépendamment les uns des autres, régulation qui se traduit par une force de serrage correspondante de la tôle sur le point de pression35 supérieur 5 de chaque liaison de pression. La réalisation représentée des vérins de pression montre que le piston différentiel 25 est aussi réglable mécaniquement en hauteur et qu'il n'y a pas de régulation de course ou de force pendant l'emboutissage Ce réglage peut être réalisé aussi par d'autres dispositifs mécaniques. La réalisation selon la figure 4 2 correspond dans son fonctionnement à la solution décrite en référence à la figure 4 1 avec cette fonction élargie selon laquelle la chambre de liquide sous pression 13 de chaque vérin de serrage 10 peut être précontrainte indépendamment pour chacune d'elle, au début de l'emboutissage, avec une pression qui correspond opportunément chaque fois à la somme des forces des plots de pression agissant sur le vérin de serrage 10 respectif. A cet effet, à chaque chambre de liquide sous pression 13 est raccordé un multiplicateur de pression 31, par une tuyauterie qui peut être interrompue par le distributeur 30 La valeur de la pression du liquide sous pression dans le multiplicateur de pression 31 est réglée au moyen du régulateur de pression 18 dans la conduite pneumatique Le distributeur 32 placé dans la conduite pneumatique entre le régulateur de pression 18 et le multiplicateur de pression 31, sert à détendre la pression et à remplir le multiplicateur de pression 31 avec du liquide sous pression. La solution selon la figure 5 est une com- binaison des réalisations selon la figure 1 et la figure 4.1 Dans ce cas, la disposition, la configuration et la commande de la liaison de pression à partir du point de pression inférieur 16 jusqu'à y compris la plaque à plots de pression 8, correspondent à la réalisation selon la figure 1 et la partie supérieure jusqu'au point de pression supérieur 5 à la réalisation selon la figure 4 1 Pour chaque liaison de pression, les deux chambres de liquide sous pression 13 et 26 sont commandées en pression, proportionnellement et parallèlement, pendant l'emboutis- sage La commande de pression des vérins de pression 24 s'effectue au moyen du régulateur de pression 29 servant de commande primaire, tandis que la commande de pression du vérin de serrage 10 au moyen du régulateur 23 fonctionne comme une commande secondaire Les données du régulateur de pression 29 sont transmises après traitement par le convertisseur analogique-numérique 33, le microprocesseur 34, le convertisseur numérique-analogique 35 de telle sorte que les pressions régnant dans les chambres de liquide sous pression 13 soient commandées chaque fois de manière qu'il s'établisse un équilibre entre les forces agissant au- dessus et au-dessous de la plaque à plots de pression 8. il REVENDICATIONS 1 Serre-flan hydraulique pour presses à simple effet, notamment pour presses mécaniques pour le formage de tôles, comportant des liaisons sous pression dans la table de la presse avec appui en vis-à-vis pendant l'emboutissage contre la traverse accouplée au coulisseau de la presse et contre l'anneau serre-flan de la matrice, caractérisé en ce que il est prévu au moins quatre liaisons de pression avec vérin de serrage ( 10) par serre-flan et dans chaque liaison de pression il est prévu au moins un organe coulissant étanche à la pression qui est conçu comme une chambre de liquide sous pression ( 13), au moins une chambre de liquide sous pression ( 13) ou ( 26) par liaison de pression est en liaison active au moyen d'un régulateur de pression ( 23) ou ( 29), pendant l'opération d'emboutissage, les chambres de liquide sous pression ( 13), non raccordées au régulateur de pression ( 23), peuvent être verrouillées contre un écoulement du fluide sous pression et toutes les chambres de liquide sous pression ( 13) sont en liaison - active avec un réservoir de liquide sous pression ( 19). 2 Serre-flan hydraulique pour presses à simple effet selon la revendication 1, caractérisé en ce que les vérins de serrage ( 10) sont placés au-dessous de la plaque à plots de pression ( 8) commune, dans son angle avec les plots de pression reposant sur celle-ci de manière connue. 3 Serre-flan hydraulique pour presses à simple effet selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque vérin de serrage ( 10) est placé au-dessous d'une plaque à plots de pression ( 8) séparée et les plots de pression reposent sur celle-ci de manière connue. 4 Serre-flan hydraulique pour presses à simple effet selon la revendication 1, caractérisé en ce que les vérins de serrage ( 10) sont en liaison active directe avec chacun un plot de pression ( 7), dans des zones dépendant de l'outil. Serre-flan hydraulique pour presses à simple effet selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un vérin de pression ( 24) entre la plaque à plots de pression ( 8) et chaque plot de pression ( 7), chacun d'eux pouvant être alimenté séparément en pression. 6 Serre-flan hydraulique pour presses à simple effet selon les revendications 1, 2 et 5, caractérisé en ce que les vérins de serrage ( 10) peuvent être précontraints avec la basse pression constante du réservoir. 7 Serre-flan hydraulique pour presses à simple effet selon les revendications 1, 2 et 5, caractérisé en ce que les vérins de serrage ( 10) peuvent être précontraints indépendamment les uns des autres avec une pression constante, réglable en fonction de l'outil, d'un multi- plicateur de pression ( 31). 8 Serre-flan hydraulique pour presses à simple effet selon les revendications 1, 2 et 5, caractérisé en ce que les vérins de serrage ( 10) et les vérins de pression ( 24) peuvent être alimentés par une commande de pression proportionnelle. 9 Serre- flan hydraulique pour presses à simple effet selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de réglage mécanique entre la plaque à plots de pression ( 8) et chaque plot de pression ( 7).