Brevet FR2730181A1 — publié le 19960809

Dispositif de sécurité pour une machine comportant un outil Potentiellement dangereux L'invention concerne un dispositif de sécurité propre à équiper une machine comportant un outil potentiellement dangereux à l'égard d'un opérateur travaillant sur cette machine. Les machines utilisées dans le travail de pièces comportent généralement des outils mobiles en translation et/ou en rotation pouvant comporter des parties tranchantes ou éventuellement soumises à des pressions élevées. Ces machines sont donc susceptibles d'infliger des blessures graves, souvent irréparables, à un opérateur dont une partie de son corps, généralement une de ses mains, serait venue accidentellement au contact de l'outil. C'est la raison pour laquelle la plupart des machines de ce genre comportent des organes de commande qui mobilisent simultanément les deux mains de l'opérateur pour la commande de l'outil. Mais, il existe aussi des machines pour lesquelles l'opérateur doit nécessairement tenir manuellement la pièce à travailler, la commande de i'outil se faisant alors généralement au pied. C'est le cas en particulier des presses plieuses pour lesquelles l'opérateur doit tenir manuellement la pièce entre un outil fixe et un outil mobile en translation qui, ensemble, forment presse. Cet outil mobile est actionné par des moyens moteurs particulièrement puissants et peut donc infliger des blessures irréparables à l'opérateur qui aurait par mégarde introduit une main dans la zone de travail de l'outil. Il est donc souhaitable de prévoir, dans de telles machines, un dispositif de sécurité qui puisse arrêter automatiquement le fonctionnement de la machine lorsqu'un corps étranger, notamment une partie du corps de l'opérateur, pénètre fortuitement dans la zone de travail de l'outil. Il existe déjà différents dispositifs de sécurité propres à équiper de telles machines, et en particulier les presses plieuses. L'un des dispositifs connus comprend un laser infrarouge positionné près de l'outil et propre à interrompre le déplacement de l'outil si l'opérateur introduit accidentellement ses mains dans la zone de travail de l'outil. Toutefois, un tel dispositif de sécurité nécessite des moyens coûteux et complexes qui requièrent des réglages très précis. D'autre part, ce dispositif ne peut pas être actif dans le cas de pièces présentant des bords latéraux déjà relevés (boîte à quatre bords par exemple), car le faisceau est alors coupé par la pièce en cours d'usinage. L'invention a notamment pour but de surmonter un tel inconvénient. C'est en particulier un but de l'invention de procurer un dispositif de sécurité de structure particulièrement robuste pouvant s'adapter à des machines de types divers. C'est en particulier un but de l'invention de procurer un dispositif de sécurité applicable aux presses plieuses. L'invention propose à cet effet un dispositif de sécurité du type défini en introduction, lequel comprend - un détecteur de proximité situé proche de l'outil, sensible à un contact physique avec un corps étranger, et comportant au moins un fil métallique tendu susceptible d'être déplacé latéralement en cas d'un tel contact physique, - une masse métallique située en regard et à faible distance du fil métallique et propre à être touchée par ce fil lorsque ce dernier est déplacé latéralement, - deux transducteurs ultrasonores sensiblement de même fréquence de travail, reliés à l'ensemble fil-masse et dont l'un au moins est relié au fil, - un circuit d'excitation relié à l'un des transducteurs pour qu'il émette un signal, et - un circuit de détection relié à l'autre transducteur et à une commande de la machine et propre à arrêter automatiquement le fonctionnement de la machine en cas de réception d'un signal satisfaisant une condition choisie, liée au contact d'un corps étranger avec le détecteur de proximité. En pareil cas, le corps étranger actionne le détecteur de proximité, si bien que le fil métallique vient toucher la masse métallique, ce qui provoque une modification du signal reçu par l'un des deux transducteurs. Le circuit de détection capte cette modification du signal et commande aussitôt l'arrêt du fonctionnement de la machine. Bien que le fonctionnement du dispositif ne soit pas encore complètement compris, il semble que les ondes de fréquence ultrasonore émises par l'un des transducteurs se propagent dans les parties métalliques (fil métallique et masse métallique) alors que l'air constitue un isolant propre à arrêter cette propagation. Ainsi, lorsque le fil métallique n'est pas en contact avec la masse métallique, il en résulte une modification du signal reçu par l'autre transducteur. Dans une première forme de réalisation de l'invention, le transducteur émettant le signal, encore appelé "transducteur émetteur", est relié au fil métallique, tandis que le transducteur recevant le signal, encore appelé "transducteur récepteur", est relié à la masse métallique. Dans une seconde forme de réalisation de l'invention, le transducteur émettant le signal est relié à la masse métallique, tandis que le transducteur recevant le signal est relié au fil métallique. Enfin, dans une troisième variante de réalisation de l'invention, le transducteur émettant le signal ainsi que le transducteur recevant le signal sont tous deux reliés au fil métallique. Le détecteur de proximité peut être formé directement par le fil métallique lui-même, la masse métallique comprenant au moins une partie de l'outil. Une telle forme convient tout particulièrement dans le cas où l'outil comporte une partie rectiligne, en regard de laquelle peut être tendu un ou plusieurs fils métalliques. Ainsi, dans le cas où l'outil comporte une partie profilée en forme de lame avec une arête, l'invention prévoit que l'outil, qui forme en même temps masse métallique, comporte une gorge s'étendant à proximité de l'arête et logeant le fil métallique, en sorte que le fil soit normalement hors de contact avec les parois de la gorge et donc avec la masse métallique. Lorsqu'un corps étranger, tel qu'un corps mou, vient à proximité du fil métallique, ce dernier est déplacé et vient former contact avec la masse métallique. Par contre, lorsqu'une pièce métallique rigide à travailler vient au contact de l'outil, elle n'actionne pas le fil, qui se trouve abrité par la gorge. Dans une autre forme de réalisation, le détecteur de proximité comporte une pièce de transmission comportant une première extrémité formant barrière à proximité de l'outil et une seconde extrémité située à proximité du fil métallique et de la masse métallique, en sorte que, lors d'un contact de la première extrémité avec un corps étranger, la seconde extrémité vient déplacer le fil pour qu'il touche la masse métallique. L'invention s'applique tout particulièrement au cas où l'outil comporte une partie profilée en forme de lame avec une arête, la première extrémité de la pièce de transmission s'étendant parallèlement et à proximité immédiate de l'arête de l'outil et la seconde extrémité de la pièce de transmission étant propre à déplacer le fil en direction de la masse métallique pour provoquer leur contact mutuel. Avantageusement, cette pièce de transmission est une tôle élastiquement déformable. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue latérale partielle d'une machine, du type presse-plieuse, équipée d'un dispositif de sécurité selon une forme de réalisation de l'invention; - la figure 2 est un détail à échelle agrandie de la figure 1 montrant une partie de l'outil et du fil métallique faisant partie du dispositif de sécurité; - la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 dans le cas où un corps étranger, dans l'exemple un doigt d'un opérateur, vient en contact avec le fil métallique; - la figure 4 est une vue en coupe transversale partielle d'une machine, du type presse-plieuse, équipée d'un dispositif de sécurité selon une autre forme de réalisation de l'invention;; - la figure 5 est un détail à échelle agrandie de la figure 4 montrant l'outil de pliage et le détecteur de proximité; et - les figures 6 et 7 sont deux détails à échelle agrandie de la figure 5. On se réfère à la figure 1 qui représente une presse-plieuse comportant un outil de pliage 1 supporté par un porteoutil 2 et déplaçable en translation verticale, vers le haut ou vers le bas, par un organe moteur 3. L'outil 1 comporte, à sa partie inférieure, deux faces obliques 4 et 5 formant entre elles un angle voisin de 90" et reliées entre elles par une arête horizontale 6 à bord arrondi (figure 2). L'outil 1 est habituellement formé de plusieurs sections accolées les unes aux autres et montées dans le porte-outil 2 pour réaliser ainsi, à volonté, un outil de longueur réglable. L'outil 1 est propre à coopérer avec une enclume fixe 7, située verticalement en dessous de l'outil 1, et comportant une gorge 8 à deux parois en V adaptées à la forme de l'outil 1. Pour utiliser une telle machine, l'opérateur place une pièce P, telle qu'une tôle métallique, sur le dessus de l'enclume 7 et actionne ensuite l'outil mobile 1 en direction de l'enclume 7, ce qui assure le pliage de la pièce, à mesure que les faces 4 et 5 de l'outil 1 se rapprochent de la gorge 8. Une presse-plieuse de ce type est connue en soi et présente le risque que l'opérateur, qui normalement tient la pièce P avec ses mains, glisse par inadvertance l'un de ses doigts dans la zone de travail de l'outil, ce qui pourrait entraîner des blessures irrémédiables. La machine est équipée d'un dispositif de sécurité selon l'invention qui comprend un fil ou câble métallique 9 réalisé avantageusement sous la forme d'une "corde à piano" d'un diamètre de l'ordre de 0,2 à 0,3 mm. Le fil 9 est tendu et logé à l'intérieur d'une gorge longitudinale 10 (figure re 2) qui débouche sur la face 5 de l'outil et s'étend parallèlement à l'arête 6 et à proximité immédiate de cette dernière. Le fil 9 est disposé dans la gorge de manière à se trouver à une distance dl de l'ordre de 0,3 mm par rapport au fond de la gorge et à une distance d2 de l'ordre de 0,3 mm par rapport au plan de la face 5. Normalement, le fil 9 se trouve isolé et hors de contact de l'outil 1 qui forme masse métallique. Si un corps étranger relativement mou, par exemple un doigt D de l'opérateur (figure 3), se glisse dans la zone d'action de l'outil, ce corps provoque la mise en contact du fil métallique 9 avec les parois de la gorge et donc avec la masse métallique. Par contre, lorsque la pièce P subit un pliage par l'outil 1, celle-ci, du fait de sa rigidité, ne vient pas toucher le fil 9 qui, par conséquent, ne vient pas en contact avec la masse métallique. Le dispositif de sécurité selon l'invention comprend en outre un transducteur ultrasonore 11, encore appelé "transducteur émetteur", relié, d'une part, à un circuit d'excitation 12 par deux liaisons 13 et 14 et, d'autre part, au fil métallique 9 par une liaison 15. Il comprend également un transducteur ultrasonore 16, encore appelé "transducteur récepteur", ayant sensiblement la même fréquence de travail que le transducteur émetteur 11. Le transducteur récepteur 16 est relié, d'une part, à la masse métallique de l'outil 1 par une liaison 17 et, d'autre part, à un circuit de détection 18 par l'intermédiaire d'une liaison 19. Le circuit de détection 18 possède en outre une entrée 20 à laquelle est appliqué un signal de seuil et il est lui-même relié à l'organe moteur 3 de la machine par l'intermédiaire d'une liaison 21. Sous l'action du circuit d'excitation 12, le transducteur émetteur 11 envoie un signal déterminé au fil métallique 9. En fonctionnement normal, ce fil est complètement isolé de la masse métallique de l'outil 1, si bien que le transducteur récepteur 16 ne reçoit aucun signal. Si, par suite de l'introduction d'un corps étranger D, le fil métallique 9 est déplacé latéralement et vient toucher l'outil 1 (figure re 3), le transducteur récepteur 16 détecte un signal qu'il compare à un signal seuil reçu à l'entrée 20. En fonction de conditions choisies à l'avance, le circuit de détection 18 actionne alors le moteur 3 pour arrêter le fonctionnement de l'outil 1. Dès que le corps étranger quitte la zone de travail de l'outil et que le fil 9 n'est plus en contact avec la masse métallique, le circuit de détection 18 agit sur le moteur 3 pour commander le déplacement de l'outil 1. On comprendra que lorsqu'une pièce rigide P est introduite dans la zone de travail de l'outil, cette pièce n'exerce aucun déplacement latéral sur le fil 9, si bien que la presse peut fonctionner normalement. On se réfère maintenant aux figures 4 à 7 qui montrent une autre forme de réalisation du dispositif de sécurité de l'invention. Dans cette forme de réalisation, on retrouve une presseplieuse comportant, comme précédemment, un outil mobile 1 et une enclume fixe 7. Dans cette forme de réalisation, le dispositif de sécurité comporte une pièce de transmission 22 réalisée sous la forme d'une tôle déformable élastiquement comportant une partie centrale 23 disposée sensiblement verticalement le long d'une paroi verticale de l'outil 1 et comportant une première extrémité 24 et une seconde extrémité 25 disposées respectivement vers le bas et vers le haut. La première extrémité 24 se termine par un bord longitudinal horizontal 26 qui s'étend parallèlement et à proximité immédiate de l'arête 6 de l'outil 1. L'autre extrémité 25 de la pièce de transmission 22 est repliée en double équerre et est maintenue suspendue, sans blocage, entre deux glissières de formes conjuguées 27 et 28 qui définissent entre elles un logement à profil en L dans lequel vient se glisser l'extrémité 25 en forme de double équerre. L'extrémité 25 comporte deux parties à angle droit, une partie sensiblement verticale 29 et une partie sensiblement horizontale 30, en regard desquelles sont disposés deux fils métalliques 31 et 32 abrités par le logement défini entre les glissières 27 et 28 (figure 6).Dans l'exemple, le fil 31 est situé entre la partie verticale 29 et la glissière 28, tandis que le fil métallique 32 est situé entre la partie horizontale 30 et la glissière 28. La glissière 28 forme une partie métallique et joue ainsi le rôle de masse métallique. Les deux fils métalliques 31 et 32 sont tendus et reliés à un transducteur émetteur 11, tandis que la glissière 28, formant masse métallique, est reliée à un transducteur récepteur 16, les deux transducteurs étant reliés à des circuits analogues à ceux de la figure 1. Les deux glissières 27 et 28 permettent ainsi la fixation et le coulissement de la pièce de transmission 22, cette dernière étant réalisée en une tôle de faible épaisseur dans un matériau faisant ressort, par exemple en tôle inox de type F17/T4 d'épaisseur 0,5 mm. On comprendra que la pièce de transmission a la même forme et la même longueur que la lame de l'outil 1 en face de laquelle elle est placée. Par son propre poids et la situation de son centre de gravité, la pièce de transmission 22 n'entre pas en contact avec les fils conducteurs. Si, au cours de la descente de l'outil 1, un corps étranger entre en contact avec l'extrémité 24 de la pièce de transmission 22 (comme montré par la flèche F sur la figure 5), cela produit le contact des fils 31 et 32 avec la masse métallique, ce qui déclenche le dispositif de sécurité. De façon avantageuse, un dispositif de mesure ou un dispositif incrémental d'une commande numérique met hors service le dispositif de sécurité quelques millimètres avant le contact avec la pièce à plier, et le remet en service lors de la remontée. A ce moment, la distance très faible, de l'ordre d'environ 5 mm, ne permet plus le passage d'un doigt. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemple. Ainsi, en variante, le transducteur émetteur et le transducteur récepteur peuvent être reliés respectivement au fil métallique et à la masse métallique. Dans une autre variante, le transducteur émetteur et le transducteur récepteur sont tous deux reliés au fil métallique, respectivement à ses deux extrémités. On comprendra que l'on peut utiliser un ou plusieurs fils métalliques placés de façon choisie à proximité de l'outil ou de la zone de travail de l'outil. Le détecteur de proximité peut être formé directement par le ou les fils métalliques, comme dans la forme de réalisation des figures 1 à 4, ou bien comprendre à la fois une pièce de transmission et un ou plusieurs fils métalliques, ces derniers étant situés alors à distance de la partie active de l'outil. L'invention n'est pas limitée au cas des machines du type presse-plieuse et trouve une application à d'autres types de machines comportant un ou plusieurs outils potentiellement dangereux. Revendications 1.- Dispositif de sécurité propre à équiper une machine comportant un outil potentiellement dangereux à l'égard d'un opérateur de cette machine, caractérisé en ce qu'il comprend - un détecteur de proximité (9; 22, 31, 32) situé proche de l'outil (1), sensible à un contact physique avec un corps étranger (D) et comportant au moins un fil métallique tendu (9; 31, 32) susceptible d'être déplacé latéralement en cas d'un tel contact physique, - une masse métallique (1; 28) située en regard et à faible distance du fil (9; 31, 32) et propre à être touchée par le fil lorsque ce dernier est déplacé latéralement, - deux transducteurs ultrasonores (11, 16) sensiblement de même fréquence de travail, reliés à l'ensemble fil-masse, et dont l'un au moins est relié au fil, - un circuit d'excitation (12) relié à l'un (11) des transducteurs pour qu'il émette un signal, et - un circuit de détection (18) relié à l'autre transducteur et à une commande (3) de la machine et propre à arrêter automatiquement le fonctionnement de la machine en cas de réception d'un signal satisfaisant une condition choisie, liée au contact d'un corps étranger (D) avec le détecteur de proximité (9; 22). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur (11) émettant le signal est relié au fil métallique (9), tandis que le transducteur (16) recevant le signal est relié à la masse métallique (1). 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur (11) émettant le signal est relié à la masse métallique (1), tandis que le transducteur (16) recevant le signal est relié au fil métallique (9). 4.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur (11) émettant le signal ainsi que le transducteur (16) recevant le signal sont tous deux reliés au fil métallique (9). 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le détecteur de proximité est formé directement par le fil métallique (9) lui-même et en ce que la masse métallique comprend au moins une partie de l'outil (1). 6.- Dispositif selon la revendication 5, dans lequel l'outil est une lame comportant une partie profilée avec une arête (6), caractérisé en ce que l'outil (1), formant en même temps masse métallique, comporte une gorge (10) située à proximité de l'arête (6) et logeant le fil métallique (9), en sorte que le fil (9) soit normalement hors de contact avec les parois de la gorge. 7.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le détecteur de proximité comporte une pièce de transmission (22) comprenant une première extrémité (24) formant barrière à proximité de l'outil (1) et une seconde extrémité (25) située à proximité du fil métallique (31, 32) et de la masse métallique (28), en sorte que, lors d'un contact de la première extrémité (24) avec un corps étranger, la seconde extrémité (25) vienne déplacer le fil (31, 32) pour qu'il touche la masse métallique (28). 8.- Dispositif selon la revendication 7, dans lequel l'outil (1) comporte une partie profilée en forme de lame avec une arête (6), caractérisé en ce que la première extrémité (24) de la pièce de transmission (22) s'étend parallèlement et à proximité immédiate de l'arête (6) de l'outil et que la seconde extrémité (25) est propre à déplacer le fil (31, 32) pour qu'il touche la masse métallique (28). 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pièce de transmission (23) est une tôle élastiquement déformable et en ce que sa seconde extrémité (25) est maintenue librement entre deux glissières (27, 28), dont l'une (28) forme masse métallique. 10.- Machine, en particulier presse-plieuse, équipée d'un dispositif de sécurité selon l'une des revendications 1 à 9.