Brevet FR2865422A1 — publié le 20050729

La présente invention concerne un module de régulation du déplacement relatif de deux parties destinées à une presse ou un outil à actionnement pneumatique, et son utilisation, en particulier dans le domaine des outils de poinçonnage. Le poinçonnage, notamment des éléments de tôles ou des profilés en acier, en aluminium extrudé ou en matériau polymère est généralement réalisé par des outils, actionnés par des presses sur lesquelles ils peuvent être directement montés. Ces outils se composent essentiellement d'un bâti constitué de deux semelles, qui sont des plaques massives de grande épaisseur, espacées l'une de l'autre, sur lesquelles sont fixés d'une part les éléments de maintien de l'objet et d'autre part le poinçon proprement dit, ou emporte-pièce, permettant de percer ou découper l'objet selon la forme du trou, ou de la découpe à obtenir. Les presses les plus fréquemment utilisées pour le poinçonnage sont des presses pneumatiques, l'énergie d'actionnement étant fournie par un réseau d'air comprimé présent dans la quasi totalité des ateliers. Il existe également des presses hydrauliques, comprenant un groupe intégré branché sur le réseau d'électricité industrielle. Les presses à actionnement hydraulique sont beaucoup plus onéreuses que les presses pneumatiques, d'une part en raison des dispositifs de sécurité obligatoires pour les appareils électriques, d'autre part en raison du coût du groupe hydraulique nécessaire. Cependant, les utilisateurs apprécient la progressivité du déplacement apporté par cet actionnement hydraulique. En effet, la presse pneumatique ne dispose pas instantanément de la puissance suffisante pour effectuer l'opération, et celle-ci quand elle se déclenche le fait avec un choc et un bruit caractéristique de détonation. Par contre la presse hydraulique permet la progression du déplacement relatif des deux parties à vitesse quasi constante, de façon irrésistible, l'opération se faisant sans choc ni détonation. La présente invention a pour but de palier les inconvénients des presses pneumatiques en leur associant un dispositif qui permet d'obtenir un déplacement progressif et sans à coups, des deux parties (semelles) se rapprochant l'une vers l'autre. A cet effet, l'invention concerne un module de régulation du déplacement relatif de deux parties d'une presse ou d'un outil à actionnement pneumatique, en vue d'un rapprochement progressif et sans à coups desdites parties, o caractérisé en ce que le module est constitué d'un amortisseur hydraulique, formé d'un piston solidaire d'une des parties et d'un corps de piston solidaire de l'autre partie, cet amortisseur exerçant une résistance au déplacement desdites parties, lors du rapprochement desdites parties obtenu par la mise sous pression du dispositif d'actionnement pneumatique. De manière préférée, la presse ou l'outil comporte une partie fixe et une partie mobile, et le déplacement s'effectue entre cette partie fixe et cette partie mobile, le corps du piston étant avantageusement solidaire de la partie fixe et le piston solidaire de la partie mobile. Par exemple, le déplacement s'effectue verticalement entre une partie inférieure fixe et une partie supérieure mobile. Le corps de piston est alors formé, de manière préférée, dans sa partie supérieure d'une section évasée, et dans sa partie inférieure d'une cavité de guidage remplie d'huile, dans laquelle se déplace l'extrémité dudit piston, les dimensions de la cavité étant ajustées au diamètre dudit piston, de manière à chasser l'huile en direction de la section évasée du corps de piston lors de la descente du piston. Ainsi, l'huile est en quelque sorte laminée entre le piston et la cavité de guidage. Le jeu très faible (par exemple de l'ordre de un centième ou quelques centièmes de millimètre) existant dans cette zone de déplacement, offre à l'huile une section de passage très réduite, qui provoque un frein au mouvement de descente du piston. De manière avantageuse, des encoches sont ménagées à la périphérie supérieure interne de la cavité de guidage afin de faciliter, après la remontée du piston, le retour par gravité de l'huile, parvenue dans la section évasée du corps de piston lors de la descente dudit piston. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le piston correspond à l'extrémité inférieure de l'arbre d'une presse à tirer , arbre faisant saillie au-dessus du bâti de la presse et sur lequel vient se fixer la partie mobile à déplacer, et en ce que le corps de piston est ménagé dans la pièce de fond du bâti de ladite presse. L'outil est alors placé au-dessus de la presse pneumatique dite presse à tirer dans lesquels l'arbre, faisant saillie au-dessus du bâti de la presse, traverse l'outil et tire vers le bas la semelle supérieure de cet outil pour effectuer l'opération souhaitée, par exemple, l'opération de poinçonnage d'un objet. Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention selon une première variante, le déplacement vertical souhaité s'effectue entre deux semelles horizontales parallèles d'un outil, le piston étant fixé sous la semelle supérieure et le corps de piston fixé sur la semelle inférieure, ceci de préférence dans la zone centrale des semelles. Par fixation sous ou sur la semelle, on entend une fixation au niveau des faces internes des semelles, ou un ancrage partiel au sein de 25 ces semelles, par tout moyen approprié. Ce mode de réalisation est également avantageux pour les presses conventionnelles dites à col de cygne, par exemple. Selon une variante du deuxième mode de réalisation de l'invention, il est également possible que plusieurs pistons soient fixés sous la semelle supérieure et plusieurs corps de pistons correspondants fixés sur la semelle inférieure. Dans ce cas, les modules sont montés en lieu et place des bagues et des colonnes de guidage, disposées entre les semelles supérieure et inférieure, qui forment le système de guidage des outils de poinçonnage classiques. Ainsi lesdits pistons et corps de piston correspondants constituent le système de guidage du déplacement relatif des semelles supérieure et inférieure. L'huile contenue dans le module de régulation présente en outre l'avantage de diminuer considérablement les frottements; ceci présente un intérêt important, car les frottements, dans les systèmes de guidage classiques, absorbent une partie significative de la puissance de la presse. Cette variante permet également d'éviter tout déhanchement de 15 la semelle supérieure qui descend alors de manière parfaitement parallèle à la semelle inférieure. Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, le module de régulation peut être monté coaxial à l'arbre d'une presse conventionnelle qui exerce, au moyen d'un nez de presse solidaire de l'arbre central de ladite presse, une poussée sur la semelle supérieure d'un outil. Dans ce cas, le module de régulation comporte un piston solidaire de l'extrémité supérieure de l'arbre de la presse, tandis que le corps de piston est ménagé dans une pièce, évidée centralement, fixée sur la zone supérieure du bâti de ladite presse, à la périphérie de l'arbre. De préférence, le piston est de forme annulaire et pénètre dans un corps de piston présentant une cavité circulaire. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour les cas où il n'est pas possible d'inclure le module selon l'invention entre les semelles de l'outil. Il est d'autant plus intéressant qu'un tel module peut être très facilement monté sur une presse conventionnelle existante. Selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, le module de régulation est monté coaxial à l'arbre d'une presse à tirer, ledit arbre traversant centralement les deux semelles de l'outil, le piston est solidaire de la semelle supérieure et le corps de piston est ménagé dans une pièce, évidée centralement, solidaire de la semelle inférieure. De préférence, le piston est ici aussi de forme annulaire et pénètre dans un corps de piston présentant une cavité circulaire. Dans ce mode de réalisation, le module de régulation remplace avantageusement les colonnes de guidage entre les deux semelles. Le corps de piston peut être usiné dans la semelle inférieure ou fixé sur celle-ci. La pièce constituant le piston est fixée rigidement au niveau de la face interne, ou à l'intérieur, de la semelle supérieure. Ce mode de réalisation permet également de réduire considérablement le déhanchement de la semelle supérieure, en raison de la rigidité intrinsèque de l'arbre de la presse, et du jeu faible entre le piston et le corps de piston. Ce mode de réalisation permet en outre de diminuer le nombre de composants de l'outil, donc de simplifier usinage et montage de ses composants. L'encombrement entre les semelles de l'outil est très diminué, ce qui facilite l'implantation des différents postes de travail. La présente invention concerne également une presse ou un outil à actionnement pneumatique intégrant un module de régulation selon l'invention pour le déplacement relatif de deux de leurs parties, et trouve une utilisation intéressante dans le domaine du poinçonnage. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui suit, donnée à titre d'exemples non limitatifs se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 présente le principe de fonctionnement d'un module de régulation selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe d'une presse à tirer intégrant un module de régulation selon un premier mode de réalisation de l'invention, les figures 3 et 4 sont des vues en coupe d'un module de régulation selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, est une vue en coupe d'un troisième mode de réalisation du module de régulation de l'invention, est une vue en coupe d'un quatrième mode de réalisation du module de régulation selon l'invention, est une vue en coupe montrant le positionnement de l'outil sur la presse à tirer représentée sur la figure 2. En se référant à la figure 1 qui présente le principe de fonctionnement d'un module de régulation conforme à l'invention, un piston 1 en forme de T se déplace dans le corps de piston 3 selon un mouvement vertical. Dans la figure la, le piston est dans une position haute. Dans la figure lb, le piston 1 sous l'action d'une force F dirigée vers le bas descend dans le corps de piston 3. Lors de sa descente, la zone centrale 2 du piston coulisse dans une cavité 4 ménagée dans la partie inférieure du corps de piston 3. Cette cavité 4 est remplie d'huile 15. La section de la zone centrale du piston est de dimension calibrée, c'est-à-dire qu'elle s'adapte, au jeu près, à la section de la cavité 4 du corps de piston. Lors de la descente du piston, l'huile de la cavité 4 est lentement chassée vers la section évasée 5 du corps de piston. Lorsque la force F n'est plus présente, l'outil revient à sa position initiale par des dispositifs appropriés (ressort ou presse double effet par exemple). Des entailles 6 pratiquées à la périphérie supérieure de la cavité 4 permettent à l'huile, parvenue dans la zone évasée 5 du corps de piston, de redescendre dans la cavité 4 par gravité, en un temps très court. Ces la figure 5 la figure 6 la figure 7 entailles 6 sont représentées rectangulaires, mais peuvent aussi être de formes variées. Selon les modes de réalisation de l'invention présentés ci-après, le piston est solidaire de la partie mobile d'une presse ou d'un outil tandis 5 que le corps de piston est solidaire de la partie fixe. Exemple 1: La figure 2 présente un premier mode de réalisation du module de régulation selon l'invention appliqué à une presse dite à tirer . La presse comporte un arbre central 7 mobile verticalement par coulissement dans l'évidement central d'un bâti 8 comportant des chambres 9 communiquant avec une source d'air comprimé (arrivée A). Le bâti 8 de la presse est fermé dans sa partie inférieure par une pièce de fond 10, d'épaisseur importante, fixée solidement au bâti avec un joint d'étanchéité tonique 12 pour éviter les fuites d'huile. Dans cette pièce de fond 10 est usinée une cavité 4 centrale, dans l'axe de l'arbre 7 de la presse. Sous l'action de la pression de l'air sous pression amené par la canalisation A dans les chambres 9, le plateau 11 descend, entraînant vers le bas l'arbre 7 solidaire dudit plateau, et l'extrémité inférieure de l'arbre pénètre dans la cavité 4. L'huile 15 présente dans cette cavité est forcée à remonter vers la partie évasée 5 jusqu'aux parois intérieures du bâti 8 de la presse. Lorsque l'alimentation en air comprimé, par la canalisation A, est interrompue, on envoie de l'air comprimé via la canalisation B dans les chambres 16 comprises entre le plateau 11 et un diaphragme 17; la pression dans les chambres 16 fait alors remonter le piston, constitué ici par l'arbre 7. L'huile enmagasinée dans la partie évasée 5 redescend alors par gravité dans la cavité 4, grâce aux entailles 6 décrites ci-dessus. La figure 7 montre un outil monté sur une telle presse à tirer , 30 l'outil 20 comporte une semelle inférieure 41 reposant sur le dessus du bâti 8 de la presse, et une semelle 42 supérieure. Ces deux semelles 41, 42 horizontales et parallèles, présentent un orifice traversant central dans lequel coulisse la partie supérieure saillante de l'arbre 7 de la presse. Pour la mise en place de l'outil 20, un écrou de serrage 23 placé sur la partie saillante de l'arbre 7, vient appuyer l'outil sur le dessus du bâti 8 de la presse et permet à la semelle supérieure 42 de suivre la descente de l'arbre central 7. Des colonnes de guidage 29 sont prévues entre les deux semelles 41, 42. L'outil représenté sur la figure 7 est un poinçon, il comporte sur cette figure deux postes de travail, l'un à gauche de l'arbre 7, l'autre à droite (non détaillé). Le poinçon 24 placé sur un bloc 25 est solidaire de la semelle supérieure 42 de l'outil. Un profilé à perforer 26 est inséré par l'arrière jusqu'à des butées 27 et 28. Comme détaillé dans la description de la figure 2, lorsque l'air comprimé est envoyé dans la chambre 9 de la presse, l'arbre 7 descend, entraînant avec lui la semelle 42 vers le bas et donc le poinçon 24 qui vient alors perforer la partie supérieure du profilé 26 mis en place dans l'outil. Exemple 2: Les figures 3 et 4 présentent deux variantes du deuxième mode de réalisation du module de régulation selon l'invention. Pour des raisons de clarté, seules les semelles inférieure 21 et supérieure 22 de l'outil sont représentées sur ces figures. Le module de régulation est conforme au schéma de principe présenté sur la figure 1. Selon la première variante (figure 3), le module de régulation est disposé au centre des semelles, le piston 1 (ici en forme de T) est solidaire de la semelle supérieure 22 que l'on veut déplacer, le corps de piston 3 est solidaire de la semelle inférieure 21 fixe de l'outil. La figure 4 montre un exemple d'outil comportant deux modules 30 de régulation selon la seconde variante. Les modules sont légèrement différents de celui de la figure 3 en ce que le piston 1, qui est ici formé d'un cylindre vertical ancré dans la semelle supérieure 22, descend dans un corps de piston 3 qui est ancré dans la semelle inférieure 21 et forme une sorte de bague, remplie partiellement d'huile 15. Le corps de piston comporte ici un couvercle 17. Ces modules de régulation remplacent avantageusement les colonnes de guidage qui équipent les outils de poinçonnage classiques (généralement au nombre de deux à quatre). io Exemple 3: Un exemple du troisième mode de réalisation du module de régulation selon l'invention est représenté sur la figure 5. Le module de régulation est fixé par l'intermédiaire d'une pièce 30 placée sur le dessus du bâti 31 de la presse conventionnelle, au moyen de vis 33. La presse comporte un arbre central 32 qui fait saillie au-dessus du bâti 31. La pièce 30 évidée en son centre est fixée à la périphérie de cet arbre 32; c'est une pièce cylindrique dans laquelle est formée, par exemple par usinage, le corps de piston destiné à recevoir le piston 1 qui a, sur ce mode de réalisation, la forme d'un anneau. Le piston 1 annulaire est formé d'une seule pièce avec un couvercle 34 qui vient protéger par recouvrement le corps de piston, et qui est fixé, au moyen d'une vis 35 à l'extrémité supérieure de l'arbre 32 de la presse. Exemple 4: Un exemple du module de régulation selon le quatrième mode de réalisation de l'invention est représenté sur la figure 6. Sur le bâti 44 d'une presse à tirer classique, est disposé un outil 40 de manière similaire à l'outil décrit dans l'exemple 1 en référence à la figure 7. C'est-à-dire que les deux semelles inférieure 41 et supérieure 42, horizontales et parallèles, présentent un orifice traversant central dans lequel coulisse la partie supérieure saillante de l'arbre 7 de la presse. Un écrou de serrage 23 appuie l'outil 40 sur le dessus du bâti 44 de la presse, permettant à la semelle supérieure 42 mobile de suivre la descente de l'arbre central 7. Comme pour l'exemple 1, l'outil comporte sur cette figure 6 deux postes de travail de poinçonnage, l'un à gauche de l'arbre 7, l'autre à droite, représenté avec les mêmes références de celles de la figure 7. Selon ce mode de réalisation, le module de régulation proprement io dit a une structure similaire à celui de l'exemple 3 représenté sur la figure 5, en ce qu'il est coaxial de l'arbre 7 de la presse. Le piston 1 est formé d'une seule pièce avec une partie cylindrique verticale formant manchon 43 entourant l'arbre 7, et une partie horizontale circulaire 45 formant couvercle. Cette partie 45 formant couvercle qui est ancrée dans la semelle supérieure, porte le piston 1 annulaire et vient en recouvrement protéger le corps de piston 46. le corps de piston 46 également de forme annulaire, est ancré dans la semelle inférieure 41 de l'outil 40. Sous l'action de la pression générée par la source pneumatique, l'arbre 7 (représenté ici en position haute) de la presse descend, entraînant l'écrou 23, la semelle supérieure 42, ainsi que le manchon 43 vers le bas. Un tel agencement du module de régulation formant un manchon coulissant coaxial à l'arbre 7, permet avantageusement de remplacer les colonnes de guidage existant sur les outils classiques. En formant un système de guidage et d'amortissement mono-colonne , ils permettent également de libérer de la place pour les postes de travail, et d'éviter le déhanchement de la semelle supérieure et donc des problèmes de casse des poinçons sur leurs matrices. La stabilité de la semelle supérieure, et donc le maintien de son parallèlisme avec la semelle inférieure, sont notamment assurés par la forme en T du manchon coaxial qui augmente, même en l'absence du dispositif de régulation hydraulique décrit ci-dessus, la hauteur de guidage le long de l'arbre de la presse, rigide et parfaitement vertical. Les modules de régulation selon l'invention, tels que ceux présentés dans les exemples ci-dessus, peuvent être facilement intégrés dans des outils ou des presses existants. Ils permettent d'amortir la descente du piston actionné pneumatiquement en un déplacement progressif et sans à coups de ce piston et par conséquent ainsi des semelles de l'outil l'une vers l'autre. Les inconvénients liés aux à coups (vibrations, bruit...) étant fortement réduits, les utilisateurs pourront avantageusement, grâce au module selon l'invention, élargir le champ d'application des presses pneumatiques, et ne plus se limiter à des puissances correspondant à quelques (4 ou 5) tonnes appliquées seulement. REVENDICATIONS 1. - Module de régulation du déplacement relatif de deux parties (21, 22; 41, 42), d'une presse ou d'un outil à actionnement pneumatique, en vue d'un rapprochement progressif et sans à coups desdites parties, caractérisé en ce que le module est constitué d'un amortisseur hydraulique, formé d'un piston (1; 7) solidaire d'une des parties et d'un corps de piston (3; 10; 30; 46) solidaire de l'autre partie, cet amortisseur exerçant une résistance au déplacement desdites parties, lors du rapprochement desdites parties obtenu par la mise sous pression du dispositif d'actionnement pneumatique. 2. - Module de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit déplacement s'effectue entre une partie fixe et une partie mobile, le corps de piston (3) étant solidaire de la partie fixe et le piston (1) solidaire de la partie mobile. 3. - Module de régulation selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit déplacement s'effectue verticalement entre une partie 20 inférieure fixe, et une partie supérieure mobile. 4. - Module de régulation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps de piston (3) est formé dans sa partie supérieure d'une section évasée (5), et dans sa partie inférieure d'une cavité (4) de guidage remplie d'huile (15), dans laquelle se déplace l'extrémité dudit piston (1), les dimensions de la cavité (4) étant ajustées au diamètre dudit piston, de manière à chasser l'huile (15) en direction de la section évasée (5) du corps de piston lors de la descente du piston (1). 5. - Module de régulation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le piston correspond à l'extrémité inférieure de l'arbre (7) d'une presse à tirer , arbre faisant saillie au-dessus du bâti (8) de la presse et sur lequel vient se fixer la partie mobile à déplacer, et en ce que le corps de piston (3) est ménagé dans la pièce de fond (10) du bâti de ladite presse. 6. - Module de régulation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le déplacement vertical s'effectue entre deux semelles horizontales parallèles d'un outil, le piston (1) étant fixé sous la semelle supérieure (22) et le corps de piston (3) étant fixé sur la semelle inférieure (21), de préférence dans la partie centrale des semelles. 7. - Module de régulation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le déplacement vertical s'effectue entre deux semelles horizontales parallèles d'un outil, plusieurs pistons (1) étant fixés sous la semelle supérieure (22) et plusieurs corps de piston (3) correspondants fixés sur la semelle inférieure (21). 8. - Module de régulation selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits pistons (1) et corps de piston (3) correspondants constituent le système de guidage du déplacement relatif des semelles supérieure (22) et inférieure (21). 9. - Module de régulation selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est monté coaxial à l'arbre (32) d'une presse exerçant une poussée sur la semelle supérieure d'un outil, le piston étant solidaire de l'extrémité supérieure de l'arbre (32) de la presse et le corps de piston étant ménagé dans une pièce (30), évidée centralement, fixée sur la zone supérieure du bâti (31) de ladite presse, à la périphérie de l'arbre (32). 10. - Module de régulation selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est monté coaxial à l'arbre (7) d'une presse à tirer, ledit arbre (7) traversant centralement les deux semelles (41, 42) de l'outil, en ce que le piston est solidaire de la semelle supérieure (42) et le corps de piston est ménagé dans une pièce, évidée centralement, solidaire de la semelle inférieure (41). 11. - Module de régulation selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que des encoches (6) sont ménagées à la périphérie supérieure interne de la cavité (4) de guidage afin de faciliter, après la remontée du piston (1), le retour par gravité de l'huile (15), parvenue dans la section évasée (5) du corps de piston (3) lors de la descente dudit piston. 12. - Presse ou outil à actionnement pneumatique intégrant un module de régulation du déplacement relatif de deux de leurs parties, selon l'une quelconque des revendications précédentes. 13. - Utilisation du module selon les revendications 1 à 11, ou de la presse ou de l'outil selon la revendication 10 dans le domaine du poinçonnage.