Brevet FR2882281A1 — publié le 20060825

La présente invention concerne une machine d'hydroformage, et plus particulièrement une machine d'hydroformage comprenant un poste d'hydroformage à cadre associé à deux stations de chargement et de préformage des pièces à hydroformer. L'opération d'hydroformage consiste à envoyer dans un corps creux en général de forme cylindrique ou préformé contenu dans un moule, de l'eau sous très haute pression de manière à forcer les parois du corps creux contre les faces internes du moule. Les parois se déforment, viennent s'appliquer contre les faces internes du moule et prennent la forme du relief intérieur du moule. La pièce ainsi moulée est vidée de son eau et sortie du moule pour traitement ultérieur. Lors de l'hydroformage, le moule subit des forces considérables provenant de la très haute pression du fluide liquide de travail. Ce moule devant rester fermé pendant tout le travail d'hydroformage, pour garantir notamment le moulage parfait et l'étanchéité au niveau du plan de joint, une forte pression de maintien doit être appliquée au moins sur une des deux demi-coquilles du moule, l'autre étant bloquée en butée contre une structure fixe. Le moule est porté par un cadre fermé qui peut être assimilé à un tunnel dans lequel on glisse les deux demi-coquilles chargées de la ou des pièces à hydroformer par l'intermédiaire d'une structure de transfert. Lorsque le cadre est fermé, une force de poussée vers le haut tient fermement serrées l'une contre l'autre les deux parties du moule. Le liquide de travail est injecté à très haute pression dans chacune des deux extrémités de la pièce à hydroformer. La course de serrage peut atteindre environ 30 minutes. Pour maintenir le moule fermé, on utilise en 2882281 2 général l'effet de serrage procuré par de grandes presses développant des forces importantes. Ces presses sont encombrantes, d'un investissement important et d'un coût de fonctionnement élevé pour la valeur marchande des pièces à fabriquer par hydroformage. Il existe dans ces presses des colonnes qui ont pour but de retenir, c'est-à-dire d'apporter une force résistante extérieure par rapport aux forces intérieures d'écartement des deux parties du moule. Ces colonnes forment une structure autour du moule qui oblige à le sortir pour le charger et le décharger. Cette nécessité provient principalement de l'utilisation d'un gros vérin central. La publication WO 95/31322 au nom de Institut fôr Verkstadsteknisk Forskning se rapporte à une machine d'hydroformage à cadre du type décrit précédemment. Cette machine comporte au moins deux éléments d'outillage dont un moule et un outil de presse pour bloquer le moule. Cette machine est caractérisée en ce qu'un cadre forme autour de l'outil et du moule une structure fermée délimitant un volume intérieur dans lequel sont introduits préassemblés les outils liés au moule. Le démoulage se réalise hors du système de pressage et il est donc nécessaire d'extraire le moule de l'outil de presse. Après l'opération d'hydroformage, le moule et son outillage sont retirés de la machine pour être transférés dans une station extérieure adjacente pour le chargement et le déchargement. L'ouverture s'effectue à l'extérieur de la machine par un vérin de séparation. Cette opération est longue car il faut transférer le moule deux fois sur une distance supérieure à sa longueur. Il faut rajouter au temps de transfert, celui nécessaire à l'accrochage de la partie supérieure du moule au vérin d'ouverture ainsi 2882281 3 que son décrochage. Par ailleurs, il existe des pièces qui nécessitent un préformage, c'est-àdire une opération préalable de conformation, par exemple un retrait, un plat ou un écrasement avant les opérations de moulage par hydroformage. Ces opérations s'effectuent à une station de chargement et de préformage nécessitant: l'extraction de la pièce hors de l'outil et son transfert dans le moule d'hydroformage. Ces opérations de chargement et de préformage peuvent être relativement longues et pendant ce temps la machine d'hydroformage est inutilisée, ce qui fait perdre un temps considérable pour la production. On connaît également la publication WO 00/27563 au nom de AP PARTS INTERNATIONAL qui se rapporte à une machine à cadre de formage de métal. Cette machine se compose d'une moitié de matrice cunéiforme et d'une cavité complémentaire pratiquée dans une structure de formage. La cavité dispose d'un mécanisme servant à conformer le métal contre une surface conçue pour recevoir la pièce à former. La moitié de la matrice peut passer de la position de repos en dehors de la cavité dans la position de fonctionnement à l'intérieur de la cavité. Lorsque la moitié de la matrice est dans la cavité, le mécanisme à former le métal peut exercer la force nécessaire pour conformer la pièce de métal selon la forme de la matrice. Lorsque le formage est terminé, on retire de la cavité de la moitié de la matrice, celle-ci portant la pièce de métal formée pour la récupération des pièces et le commencement d'un nouveau cycle de formage. Dans ce brevet, l'extraction de la moitié de la matrice est facilitée par des moyens de coulissement de celle-ci hors de la cavité, ce qui diminue les temps de transfert. Malgré cette innovation, la machine selon ce 2882281 4 brevet ne permet ni d'éviter les temps morts de chargement et de préformage préalables à l'extérieur du cadre, ni de réaliser une opération de préformage pendant la course de serrage du poste de formage. La présente invention a pour but de fournir un gain de temps considérable en permettant de réaliser des opérations telles que le chargement d'une pièce à hydroformer dans le moule et le préformage de celle-ci pendant le fonctionnement, du poste d'hydroformage. Pour résoudre ce problème technique, le poste d'hydroformage à cadre selon l'invention est associé à deux postes de chargement et de préformage éventuel de la ou des pièces à hydroformer. Ces deux postes sont placés en vis-à-vis de part et d'autre du poste d'hydroformage ce qui permet de charger ce dernier par un côté puis par l'autre en alternance. Pendant qu'un moule se trouve dans le poste d'hydroformage en fonctionnement il est donc possible de préparer un second moule, ce qui occasionne un gain de temps considérable. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, description faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective de la machine d'hydroformage selon l'invention; la figure 2 est une vue de profil de la machine d'hydroformage selon l'invention; et 30. les figures 3 à 6 sont des vues de détail de profil présentant différentes étapes de fonctionnement d'un des côtés de la machine d'hydroformage selon l'invention. La machine d'hydroformage selon la présente invention va maintenant être décrite de façon détaillée en référence aux figures 1 à 6. Les éléments équivalents représentés sur les différentes figures 2882281 5 porteront les mêmes références numériques. Telle que représentée en perspective sur la figure 1 et vue de profil sur la figure 2, la machine d'hydroformage 1 se compose de deux stations 2 extérieures de chargement et de préformage 2 de la ou des pièces à hydroformer, placées de part et d'autre d'un poste d'hydroformage 3. Les deux stations extérieures de chargement et de préformage 2 se composent chacun d'une table 4, comportant préférentiellement des rails parallèles 5, et supportant un élément d'outillage 6, et d'une structure de transfert 7. Chaque élément d'outillage 6 comprend un moule d'hydroformage 8 formé d'une demi-coquille inférieure 9 et d'une demi-coquille supérieure 10, et un ou plusieurs vérins 11 pour l'alimentation du moule en eau sous très haute pression. Ces vérins 11 sont préférentiellement axiaux et solidaires de la demi-coquille inférieure 9 du moule 8. Avantageusement, les éléments d'outillage 6 sont pourvus de roulettes 12 pour leur coulissement sur les rails parallèles 5 de la table 4 des postes de chargement et de préformage 2. Préférentiellement, les deux structures de transfert 7 déplacent chacune les éléments d'outillage 6 montés à coulissement sur les rails parallèles 5 chacune à l'aide d'une vis à billes et d'un moteur électrique 13 de manière à les déplacer depuis les stations de chargement et de préformage 2 vers le poste d'hydroformage 3 et réciproquement. Selon un mode de réalisation de l'invention, les deux stations de chargement et de préformage 2 sont accouplées mécaniquement au poste d'hydroformage 3 par leurs structures de transfert 7. De cette façon, les mouvements des structures de transfert 7 peuvent être asservis de manière mutuelle afin que lorsqu'une structure de transfert est déplacée, l'autre structure 2882281 6 de transfert est déplacée d'autant dans la même direction. Avantageusement, les deux stations 2 de chargement et de préformage comportent chacune un moyen d'ouverture et de préformage 14 prévu pour ouvrir les moules 8 et réaliser une opération de préformage, ce moyen comprenant préférentiellement un plateau 15 actionné par un vérin vertical 16 ou un moyen équivalent prévu pour soulever la demi-coquille supérieure 10 des moules 8. Le poste d'hydroformage 3 se compose d'un bâti 17 formé d'une pluralité d'éléments 18 constitués en cadre. Ces éléments 18 sont montés les uns à la suite des autres et délimitent un volume technique intérieur d'hydroformage prévu pour recevoir les éléments d'outillage 6. Le volume intérieur est équipé d'un support bas sur lequel repose la sous-face de la demi-coquille inférieure 9 du moule 8. Un ensemble inférieur multi- vérins formant plusieurs rampes de vérins est disposé sous le support bas et est prévu pour pouvoir exercer une force de pression de fermeture des éléments d'outillage 6, pouvant par exemple s'élever jusqu'à 15.000 kN pour une course de vérin d'environ 30 millimètres. Sur les figures 1 et 2, on a représenté une machine d'hydroformage 1 selon un mode de réalisation préféré dans une situation où l'élément d'outillage 6 de la station de chargement et de préformage 2 de droite est introduit dans le poste d'hydroformage 3 tandis que celui de la station de chargement et de préformage de gauche est situé au niveau de la station de chargement et de préformage de gauche. Sur ces figures, la demi-coquille inférieure 9 de l'élément d'outillage 6 de la station 2 de chargement et de préformage de gauche repose sur la table 4 de cette même station 2, tandis que la demi-coquille supérieure 10 de cet élément d'outillage est 2882281 7 accrochée à un plateau 15 de la station de chargement et de préformage 2 de gauche et actionnée en ouverture pas un vérin vertical 16. Le fonctionnement des deux stations 2 de chargement et de préformage est parfaitement identique. Le fonctionnement global de la machine 1 sera expliqué ci-après plus en détail à l'aide des figures 3 à 6 en s'intéressant au fonctionnement d'une seule des deux stations de chargement et de préformage 2. La figure 3 correspondant en tout point à l'étape de fonctionnement représentée pour la station 2 de chargement et de préformage de gauche. Sur cette figure, le vérin vertical 16 est en position haute et le plateau 15 qui lui est associé maintient l'élément d'outillage 6 en ouverture, c'est-à-dire que la demi-coquille supérieure 10 de cet élément d'outillage 6 est soulevée par le plateau 15 du moyen d'ouverture et de préformage 14 de la station 2 de chargement et de préformage. C'est dans cette position d'éléments d'outillage 6 ouverts que la ou les pièces à hydroformer peuvent par exemple être déposées dans la demicoquille inférieure 9 du moule 8 ou en être déchargées après hydroformage et extraction de l'élément d'outillage 6 hors du poste d'hydroformage 3. Comme représenté sur la figure 4, lors de l'abaissement du vérin 16 du moyen d'ouverture et de préformage 14 de la station 2 de chargement et de préformage, la demi-coquille supérieure 10 du moule 8 se referme sur la demi-coquille inférieure 9, avec un éventuel préformage de la pièce à hydroformer si cela est souhaité. Selon un mode de réalisation préféré, pour réaliser cette fermeture et cet éventuel préformage, le vérin vertical 16 du moyen d'ouverture et de 2882281 8 préformage 14 pourra exercer une force de pression pouvant aller jusqu'à 500 kN. Comme représenté sur la figure 5, une fois la fermeture de l'élément d'outillage 6 réalisée, celui- ci est déplacé vers le poste d'hydroformage 3 à l'aide de la structure de transfert 7. L'élément d'outillage 6 coulisse alors sur les rails parallèles 5 à l'aide de la vis à billes actionnée par le moteur 13 de la station 2 de chargement et de préformage et est introduit dans le bâti 17 en forme de cadre du poste d'hydroformage 3. Sur la figure 6, l'élément d'outillage 6 est représenté totalement introduit dans le bâti 17 en forme de cadre du poste d'hydroformage 3. Le poste d'hydroformage 3 réalise alors l'opération d'hydroformage de la ou des pièces à hydroformer de manière classique telle que précédemment décrite. Pendant cet hydroformage,, l'élément d'outillage 6 qui n'est pas situé au niveau du poste d'hydroformage 3 se trouve au niveau d'une station 2 de chargement et de préformage. Cet élément d'outillage 6 peut alors être ouvert pour se trouver dans une configuration correspondant à la figure 3. Il est donc possible d'y charger et d'y préformer une ou plusieurs autres pièces à hydroformer. Cette opération peut s'effectuer au cours du fonctionnement relativement long du poste d'hydroformage 3, une autre pièce étant alors prête à être hydroformée lorsque la précédente opération d'hydroformage est terminée, ce qui procure un gain de temps substantiel. Lorsque l'hydroformage est terminé, il suffit alors d'extraire l'élément d'outillage 6 contenant la ou les pièces hydroformées et situé au niveau du poste d'hydroformage 3 et d'introduire l'autre élément d'outillage 6 contenant la ou les nouvelles pièces à hydroformer dans le poste d'hydroformage 3. 2882281 9 Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, cette permutation alternée des positions des éléments d'outillage 6 s'effectue grâce à un asservissement mutuel des deux structures de transfert 7. Ainsi, lors de l'extraction d'un élément d'outillage 6 hors du poste d'hydroformage 3, l'autre est introduit simultanément dans ce même poste. De ce fait, lorsqu'un moule 8 initialement situé au niveau d'une première station de chargement et de préformage 2 est introduit dans le bâti 17 en forme de cadre du poste d'hydroformage 3, un autre moule 8 initialement situé dans le bâti:17 en forme de cadre du poste d'hydroformage 3 est extrait du poste d'hydroformage 3 pour se trouver au niveau d'une seconde station de chargement et de préformage 2. En conséquence, un moule 8 est toujours en phase d'attente et situé hors du bâti 17 en forme de cadre du poste d'hydroformage 3, de préférence au niveau d'une station de chargement et de préformage 2, ce qui permet d'effectuer des opérations de chargement et de préformage sur une ou plusieurs pièces à hydroformer pendant qu'une ou plusieurs autres sont hydroformée au poste d'hydroformage 3. On gagne un temps considérable en permettant de réaliser les opérations de chargement d'une pièce à hydroformer dans le moule 8 et le préformage de celle-ci pendant le fonctionnement du poste d'hydroformage 3. Cette invention permet également la mise au point d'un élément d'outillage 6 au niveau d'une station de chargement et de préformage 2 pendant que la production continue au niveau de l'autre poste. Ceci est particulièrement intéressant car une telle mise au point peut être assez longue car elle nécessite un passage dans le poste d'hydroformage 3 et ensuite une retouche éventuelle de l'élément d'outillage 6. 2882281 10 L'amélioration apportée par l'invention est peu coûteuse car elle ne nécessite aucun poste d'hydroformage supplémentaire mais seulement une station supplémentaire de chargement et de préformage des pièces à hydroformer. L'homme du métier pourra également envisager de nombreuses variantes des modes de réalisation précédents sans s'écarter du cadre de l'invention notamment celle d'une machine double simplifiée dans laquelle il n'existe qu'une seule station 2 de chargement et de préformage. On pourra par exemple envisager que les deux stations de chargement et de préformage de la ou des pièces à hydroformer ne soient pas placées en visà- vis de part et d'autre du poste d'hydroformage, comme par exemple d'un même du poste d'hydroformage. Dans ce cas, on peut envisager un système d'aiguillage pour les rails parallèles des tables des stations de chargement et de préformage afin qu'il soit possible d'emmener successivement les éléments d'outillage provenant des différentes stations de chargement et de préformage vers le poste d'hydroformage 3. On pourra également envisager de ne pas se limiter à deux stations de chargement et de préformage mais à prévoir des stations supplémentaires, avec des moyens appropriés permettant d'amener les éléments d'outillage qui leurs sont associés vers le poste d'hydroformage. Une autre variante pourra également consister à associer plusieurs postes d'hydroformage à une multitude de stations de chargement et de préformage, avec des moyens de transferts adaptés pour amener les éléments d'outillage vers les postes d'hydroformage. 2882281 11 REVENDICATIONS 1. Machine d'hydroformage (1) dans laquelle la ou les pièces à hydroformer sont chargées dans un élément d'outillage (6) pour leur hydroformage dans un poste d'hydroformage (3), caractérisée en ce qu'elle comprend un poste d'hydroformage (3) à cadre associé à deux stations (2) de chargement et de préformage de la ou des pièces à hydroformer. 2. Machine d'hydroformage (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les deux stations (2) de chargement et de préformage éventuel de la ou des pièces à hydroformer sont placées en visà-vis de part et d'autre du poste d'hydroformage (3). 3. Machine d'hydroformage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux stations (2) de chargement et de préformage éventuel de la ou des pièces à hydroformer comprennent chacun une table (4) supportant un élément d'outillage (6) et une structure de transfert (7) servant à transférer l'élément d'outillage (6) depuis la station (2) de chargement et de préformage vers le poste d'hydroformage (3) et réciproquement. 4. Machine d'hydroformage (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chaque table (4) des stations de chargement et de préformage (2) comprend des rails parallèles (5). 5. Machine d'hydroformage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque élément d'outillage (6) comprend un moule d'hydroformage (8) formé d'une demi-coquille inférieure (9) et d'une demi-coquille supérieure (10), et un ou plusieurs vérins (11) pour l'alimentation du moule (8) en eau sous très haute pression. 2882281 12 6. Machine d'hydroformage (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque élément d'outillage (6) est pourvu de roulettes (12) pour son coulissement sur les rails parallèles (5) des tables (4) des stations de chargement et de préformage (2). 7. Machine d'hydroformage (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que les deux structures de transfert (7) déplacent chacune les éléments d'outillage (6) à l'aide d'une vis à billes et d'un moteur électrique (13). 8. Machine d'hydroformage (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que les deux stations de chargement et de préformage (2) sont accouplées mécaniquement au poste d'hydroformage (3) par leurs structures de transfert (7). 9. Machine d'hydroformage (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisée en ce que les mouvements des structures de transfert (7) peuvent être préférentiellement asservis de manière mutuelle afin que lorsqu'une structure de transfert (7) est déplacée, l'autre structure de transfert (7) est déplacée d'autant dans la même direction. 10. Machine d'hydroformage (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que les deux stations de chargement et de préformage (2) comportent chacune un moyen d'ouverture et de préformage (14). 11. Machine d'hydroformage (1) selon la revendication 10, caractérisée en ce que le moyen d'ouverture et de préformage (14) comprend un plateau (15) actionné par un vérin vertical (16). 12. Machine d'hydroformage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le poste d'hydroformage (3) comprend un bâti (17) formé d'une pluralité d'éléments (18) constituant un cadre, montés les uns à la suite 2882281 13 des autres et délimitant un volume technique intérieur d'hydroformage prévu pour recevoir les éléments d'outillage (6), ainsi qu'un ensemble inférieur multivérins disposé sous le volume technique intérieur et prévu pour pouvoir exercer une force de pression de fermeture des éléments d'outillage (6). 13. Machine d'hydroformage (1) selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'il n'existe qu'une seule station (2) de chargement et de préformage.