Brevet FR2998495A1 — publié le 20140530

MACHINE DE FORMAGE D'UNE BOBINE ET/OU D'UNE BARRE METALLIQUE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne une machine de formage de bobines et/ou de barres métalliques. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Le formage, à l'échelle industrielle, d'une bobine présentant une forme déterminée est réalisée par une machine de formage conçue pour, à partir d'une préforme, la déformer localement de sorte à obtenir la forme souhaitée pour la bobine. Généralement, les préformes destinées à la réalisation de bobines sont des boucles simples P1 (figure 1A) ou des boucles trapézoïdales P2 (figure 1 B). La boucle simple P1 est une boucle s'étendant dans un plan, présentant deux côtés droits parallèles et deux extrémités semi-circulaires dont les centres sont repérés par Cl et C2. La longueur L de la boucle est définie comme étant la distance entre les centres Cl et C2. La section de la boucle est généralement rectangulaire. La figure 2 est une vue en perspective d'une bobine C de type « navette » susceptible d'être formée à partir d'une boucle simple ou d'une boucle trapézoïdale. Les bobines présentant des formes et des dimensions variables, il existe actuellement sur le marché des machines adaptées spécifiquement à chaque gamme de forme et de dimensions. En effet, les machines conçues pour le formage de bobines de grandes dimensions ne sont actuellement pas adaptées au formage de petites dimensions, les moyens de préhension des préformes n'étant pas compatibles avec la préhension de petites navettes. Pour couvrir les différentes gammes de bobines possibles, la société Vincent Industrie propose ainsi plusieurs machines, parmi lesquelles : - la machine commercialisée sous la référence VI-PCFM 1000 est conçue pour le formage de bobines à partir de boucles simples ou de boucles trapézoïdales dont la longueur est comprise entre 270 et 1000 mm et dont la section est comprise entre 50 et 250 mm2, - la machine commercialisée sous la référence VI-PCFM 2000 est conçue pour le formage de bobines à partir de boucles simples ou de boucles trapézoïdales dont la longueur est comprise entre 450 et 2000 mm et dont la section est comprise entre 50 et 600 mm2, - la machine commercialisée sous la référence VI-CFM 5012 pour le formage de bobines à partir de boucles simples dont la longueur est comprise entre 1400 et 5000 mm et dont la section est comprise entre 60 et 1400 mm2. D'autres sociétés commercialisent des machines de formage de bobines. On peut ainsi citer la machine commercialisée sous le nom Elektrospiraform 2500TM par la société Ezio Selva srl, ou encore la machine commercialisée sous la référence S2017 par la société Heinrich Schümann. Un autre type de produit susceptible de nécessiter un formage est une barre métallique. Pour former une telle barre à partir d'une préforme rectiligne, des machines de formage ont également été développées. Compte tenu des spécificités des barres (notamment leur caractère linéaire par rapport aux bobines en forme de boucle), les machines de formage sont différentes des machines de formage de bobines précitées. La société Vincent Industrie propose à cet effet une machine commercialisée sous la référence VI-HBFM-110, qui est conçue pour former des barres à partir d'un barreau droit dont la longueur est comprise entre 1700 et 5000 mm et dont la section est comprise entre 300 et 3300 mm2. La figure 3 illustre un exemple de deux barres symétriques B1, B2 après formage. Cependant, la spécificité de ces différentes machines de formage est pénalisante puisqu'il est nécessaire d'investir dans une nouvelle machine lorsque l'on souhaite former une nouvelle gamme de barres ou de bobines. Par ailleurs, les machines actuellement disponibles sur le marché ne permettent pas de former tous les types de bobines envisageables. Ainsi, les bobines C' de type « patte de grenouille » (figure 4) ne sont réalisables à l'heure actuelle que par un formage manuel, qui est plus long et plus coûteux qu'un formage automatisé. Par ailleurs, la préforme destinée au formage de ce type de bobine n'est pas une boucle simple ou trapézoïdale, mais une épingle P3 (figure 5). Or, de telles bobines tendent à se développer et il est donc nécessaire d'automatiser leur formage. La figure 6 illustre encore un autre type de bobine que les machines actuelles ne permettent pas de former, ou qui nécessitent la mise en oeuvre d'un outillage spécifique. Ladite bobine C" est une bobine à encoche inclinée, qui, comme on peut le voir sur cette figure, n'est pas symétrique. Un but de l'invention est donc de concevoir une machine de formage qui soit modulable, c'est-à-dire qui permette de former, selon les besoins, soit des bobines, soit des barres, quelles que soient les dimensions des bobines ou barres à former. Un autre but de l'invention est de concevoir une machine adaptée à une plus grande variété de formes que les machines actuelles, et qui permette notamment de former les bobines de type « patte de grenouille ». BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION Conformément à l'invention, il est proposé une machine de formage d'une bobine et/ou d'une barre métallique à partir d'une préforme, caractérisée en ce qu'elle comprend : - un bâti s'étendant dans un plan, - six colonnes supportant chacune une pince adaptée pour maintenir la préforme pendant le formage et/ou pour déformer localement la préforme, chaque pince étant mobile en translation le long de la colonne dans une direction perpendiculaire au plan du bâti et en pivotement par rapport à la colonne : - quatre desdites colonnes étant mobiles en translation par rapport au bâti selon deux directions orthogonales dans le plan du bâti, - deux autres colonnes, dites colonnes d'extrémité, étant mobiles en translation par rapport au bâti selon l'une des deux dites directions, et - un système de pilotage des colonnes et des pinces configuré pour commander le déplacement et/ou l'actionnement des colonnes et des pinces entre une position initiale de chargement de la préforme et une position finale dans laquelle la préforme a été déformée selon la forme souhaitée pour la bobine ou la barre à former. Selon une forme d'exécution avantageuse de l'invention, ladite machine comprend deux colonnes additionnelles mobiles en translation par rapport au bâti selon deux directions orthogonales dans le plan du bâti et le bâti comprend une zone de stockage adaptée pour stocker lesdites colonnes lorsqu'elles ne sont pas utilisées. De préférence, les colonnes sont déplacées par des moteurs électriques. Les pinces sont préférentiellement actionnées par des actionneurs électriques et/ou pneumatiques. Le bâti comprend avantageusement des rails de guidage des colonnes s'étendant dans la direction de translation des colonnes d'extrémité. De préférence, chacune des colonnes autres que les colonnes d'extrémité est montée sur un chariot, ledit chariot étant mobile en translation sur lesdits rails de guidage et la colonne étant agencée en coulissement sur le chariot dans la direction orthogonale à la direction de translation du chariot. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le système de pilotage est configuré pour commander le déplacement et/ou l'actionnement des colonnes et des pinces en fonction de la transposition en coordonnées cartésiennes de la forme de la bobine ou barre à former. Les colonnes peuvent être agencées sur le bâti de sorte à former des paires symétriques. En particulier, les colonnes peuvent être agencées sur le bâti de sorte à former un rectangle, les deux colonnes d'extrémité étant sur deux côtés opposés dudit rectangle et les autres colonnes étant sur les deux autres côtés du rectangle. Cependant, ceci n'exclut pas que, du fait de l'indépendance des colonnes les unes par rapport aux autres, on déplace les colonnes de manière non symétrique, selon la forme à obtenir. Enfin, chaque pince comprend avantageusement un outillage réglable en fonction d'une déformation à appliquer localement à la préforme. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - les figures 1A et 1B illustrent des exemples de préformes destinées à la réalisation de bobines, à savoir respectivement une boucle simple et une boucle trapézoïdale - la figure 2 est une vue en perspective d'une bobine après formage, - la figure 3 est une vue en perspective de deux barres après formage, - la figure 4 est une vue en perspective d'une bobine de type « patte de grenouille », - la figure 5 illustre une préforme en forme d'épingle, pour le formage d'une bobine de type « patte de grenouille » telle qu'illustrée à la figure 4, - la figure 6 illustre une bobine à encoche inclinée, - la figure 7 illustre, à la même échelle, différentes formes et dimensions de bobines et barres susceptibles d'être réalisées au moyen d'une machine selon l'invention, - la figure 8 est une vue d'ensemble d'un mode de réalisation de la machine selon l'invention, - la figure 9 est une vue de côté de ladite machine, - la figure 10 est une vue de détail de la figure 7, - la figure 11 est une vue d'ensemble d'un autre mode de réalisation de la machine selon l'invention, adaptée pour le formage de barres ou de bobines de type « patte de grenouille ». DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La figure 7 illustre à titre indicatif les dimensions respectives des différents types de bobines et barres qu'il serait souhaitable de pouvoir former, et montre la grande disparité de formes et de dimensions auxquelles la machine doit pouvoir s'adapter. La figure 8 est une vue d'ensemble en perspective d'une machine selon l'invention. La machine 1 comprend un bâti 2 qui s'étend dans un plan, ledit bâti étant destiné à être positionné sur le sol d'un atelier de formage. Le bâti présente une forme générale rectangulaire. Un référentiel orthogonal X, Y, Z est associé au bâti : les directions X et Y s'étendent dans le plan du bâti, parallèlement aux côtés du bâti ; la direction Z correspond à la direction verticale et s'étend perpendiculairement au plan du bâti. Par convention, la longueur des bobines ou barres à former s'étend dans le sens de l'axe Y. La machine comprend en outre au moins six colonnes qui sont agencées sur le bâti de la façon suivante : - quatre colonnes 3a à 3d sont mobiles en translation par rapport au bâti selon les deux directions orthogonales X, Y dans le plan du bâti, - deux autres colonnes 4a et 4b, dites colonnes d'extrémité, sont mobiles en translation par rapport au bâti selon la direction Y. Compte tenu de la symétrie des bobines ou barres à former, lesdites colonnes sont agencées sur le bâti de sorte à former des paires symétriques. Ainsi, les colonnes d'extrémité 4a et 4b se font face sur deux côtés opposés du bâti parallèles à l'axe X et sont montées en coulissement sur les mêmes rails 45b s'étendant selon l'axe Y du bâti. Par ailleurs, les autres colonnes se trouvent en nombre pair (à savoir quatre comme illustré sur la figure 8, ou six comme illustré sur la figure 11) et se font face deux par deux sur deux côtés opposés du bâti parallèles à l'axe Y. Sur chacun des côtés, lesdites colonnes sont mobiles en coulissement selon l'axe Y sur les mêmes rails. Chacune des colonnes 3a-3d et 4a-4b comprend une pince 30a-30d, respectivement 40a, 40b, adaptée pour maintenir la préforme pendant le formage et/ou pour déformer localement la préforme. De manière avantageuse, lesdites pinces sont amovibles de manière à pouvoir être remplacées par une pince de forme et de dimensions plus appropriées selon la géométrie de la bobine ou barre à former. Cette interchangeabilité des pinces permet d'optimiser le bridage de la préforme en fonction de ses dimensions : pour les préformes de faible section et/ou longueur, l'emploi de pinces de petites dimensions permet d'éviter des interférences entre pinces lors du formage ; pour les préformes de section importante, l'emploi de pinces de dimensions plus grandes permet d'éviter de recourir à des renforts. De préférence, chaque pince comprend un outillage réglable en fonction d'une déformation à appliquer localement à la préforme. De telles pinces sont par exemple décrites dans les documents WO 02/089300 et WO 02/078155 au nom de la demanderesse. Comme illustré sur la figure 9, qui est une vue de côté selon l'axe Y de la machine, chaque pince 30a-30d, 40a, 40b est mobile en translation le long de la colonne dans la direction Z et en pivotement (direction RX) par rapport à la colonne. Comme illustré sur la figure 10, qui présente plus en détail une colonne d'extrémité 4b, la pince 40b est montée pivotante autour de l'axe Y sur un chariot vertical 41b qui est agencé en coulissement selon la direction Z sur des rails 42b de ladite colonne 4b. En ce qui concerne les colonnes 3a-3d, elles sont sensiblement identiques les unes aux autres et l'on décrira ici la colonne 3c, étant entendu que cette description est applicable aux autres colonnes du même type. La colonne 3c comprend une pince 30c articulée en pivotement autour de l'axe Y sur un chariot vertical 31c, qui est quant à lui mobile en translation selon la direction Z le long de la colonne. Par ailleurs, la colonne 3c est mobile en translation selon l'axe X sur deux rails 33c d'un chariot horizontal 34c. Ledit chariot horizontal 34c est quant à lui mobile en translation selon l'axe Y sur trois rails 35c agencés sur le bâti. Naturellement, ce nombre de rails n'est donné qu'à titre purement indicatif et l'homme du métier est à même de définir la disposition et la forme des moyens permettant le coulissement des colonnes sur le bâti. Les déplacements des colonnes selon les axes X et Y sont de préférence effectués par des moteurs électriques, de préférence des moteurs de type « brushless ». En effet, les moteurs électriques présentent l'avantage, par rapport à des moteurs hydrauliques, de ne pas exposer les bobines ou barres à former à un fluide susceptible de les endommager. Un autre avantage des moteurs électriques est qu'ils ne nécessitent pas de réglages manuels de la part d'un opérateur, contrairement aux moteurs hydrauliques qui requièrent la mise en place manuelle de butées selon la forme de la bobine ou barre à former. Enfin, ces moteurs permettent la programmation d'une sur-course tenant compte des déformations des bobines ou barres postérieurement à leur formage et leur libération des pinces de bridage. Par conséquent, les changements de fabrication sont particulièrement simples et courts. En ce qui concerne les actionneurs des pinces, ils peuvent être soit électriques soit pneumatiques. Un avantage de tels actionneurs est qu'ils ne risquent pas d'exposer les bobines ou barres à former à un fluide susceptible de les endommager. Selon un mode avantageux de réalisation, illustré sur la figure 11, la machine 1 comprend deux colonnes additionnelles 3e, 3f, déplaçables en coulissement dans les deux directions X et Y. Sur cette figure, la machine est représentée avec une bobine C' en forme de « patte de grenouille » en cours de formage. Pour former ce type de bobine, il est en effet nécessaire de pouvoir brider et déformer la préforme en deux points supplémentaires. A cet effet, les deux colonnes additionnelles 3e, 3f sont sensiblement identiques aux colonnes 3a-3d décrites précédemment, et elles sont agencées sur le bâti parallèlement auxdites colonnes, de sorte à former une paire supplémentaire. En revanche, la colonne d'extrémité 4a n'est dans ce cas pas utilisée. Il suffit alors de la positionner sur le bâti dans une région qui n'interfère pas avec les déplacements des pinces des autres colonnes. Cette machine à huit colonnes peut également être utilisée pour former simultanément deux barres symétriques. Dans ce cas, les deux barres sont simultanément bridées à l'une de leurs extrémités par la pince 40b de la colonne d'extrémité 4b. Par ailleurs, une première barre est bridée par les pinces des colonnes 3a, 3b et 3e, tandis que la seconde est bridée par les pinces des colonnes 3d, 3c et 3f. Lors du formage, les colonnes 3d, 3c et 3f d'une part, et 3a, 3b et 3e d'autre part, sont déplacées symétriquement par rapport à l'axe Y. Les déplacements des colonnes et des pinces sont commandés par un système de pilotage (non représenté). Ledit système de pilotage comprend typiquement une mémoire dans laquelle sont enregistrées des consignes de déplacement et/ou d'actionnement des colonnes et des pinces selon une trajectoire déterminée en fonction de la forme de la bobine ou barre à former. De manière particulièrement avantageuse, la machine comprend en outre une interface homme-machine (non illustrée) qui permet de faciliter la programmation des mouvements des pinces par un utilisateur. Ainsi, cette interface permet à un utilisateur de sélectionner parmi plusieurs programmes enregistrés, celui qui est adapté à la bobine ou barre à former. Par ailleurs, la machine décrite ci-dessus présente des capacités nettement augmentées en termes de dimension et de formes des bobines ou barres à former par rapport aux machines existantes. Ainsi, la longueur maximale d'une bobine peut atteindre 5000 mm, tandis que la section minimale et la section maximale de la préforme sont respectivement de 5 mm x 10 mm et de 30 mm x100 mm. La section de pliage de la préforme peut ainsi atteindre 2700 mm2, soit près du double de la section pliable avec les machines existantes. Pour le formage d'une bobine ou d'une barre, les colonnes sont d'abord déplacées par rapport au bâti pour occuper une position initiale dans laquelle les pinces de chacune des colonnes sont aptes à saisir la préforme. On met en place, manuellement ou de manière automatisée, la préforme dans les différentes pinces, qui sont alors en position ouverte. Les pinces sont ensuite refermées sur la préforme pour la brider. En fonction du programme de formage qui a été défini préalablement, le système de pilotage commande le déplacement et l'actionnement des colonnes et des pinces pour obtenir la forme souhaitée par cintrage et/ou pliage de la préforme. Chaque colonne et chaque pince étant actionnées par des moyens indépendants, elles peuvent être actionnées de manière différenciée en termes d'amplitude de déplacement, de vitesse de déplacement, etc. Au contraire, les machines existantes sont généralement conçues avec certaines colonnes fixes par rapport au bâti, et les autres colonnes mobiles. Par exemple, dans la machine VI-CFM 5012 mentionnée plus haut, et qui comporte quatre colonnes, deux des colonnes sont fixes et les deux autres sont mobiles en translation mais sont à cet effet solidaires d'un même châssis, de sorte qu'il n'est pas possible de les déplacer indépendamment l'une de l'autre. L'indépendance des bobines et des pinces permet donc une plus grande latitude dans les formes réalisables, notamment lorsqu'elles ne sont pas symétriques comme dans le cas de la bobine à encoche inclinée illustrée sur la figure 6. Ceci permet de réaliser, uniquement au moyen de déplacements appropriés des colonnes et des pinces, des bobines de formes complexes, notamment non symétriques, sans requérir d'outillage spécifique. Une bobine à encoche inclinée ne serait pas réalisable avec les machines VI-PCFM 1000 et VI-PCFM 2000 citées plus haut, et ne serait réalisable avec la machine VI-CFM 5012 qu'au moyen d'un outillage spécifique inséré au niveau des pinces avant le lancement de la fabrication. Une fois la bobine ou barre formée, on ouvre les pinces et l'on décharge, manuellement ou de manière automatisée, la bobine ou barre finie. De manière particulièrement avantageuse, la forme de la bobine ou de la barre à former est définie en coordonnées cartésiennes. Le système de pilotage est donc également basé sur des coordonnées cartésiennes, qui présentent l'avantage d'être plus facilement exploitables que des coordonnées polaires. Dans le cas où la machine comprend huit colonnes mais que seules six colonnes sont nécessaires au formage de la bobine, deux des colonnes sont placées dans une zone de stockage du bâti avant la mise en place de la préforme. De manière avantageuse, ladite zone de stockage peut consister en une extension du bâti dans la direction Y, cette extension augmentant la dimension du bâti par rapport à la dimension maximale nécessaire pour le déplacement des colonnes lors de la fabrication d'une bobine ou d'une barre pour laquelle la machine est conçue. Enfin, les bobines ou barres représentées sur les figures annexées ne constituent que des exemples non limitatifs de formes réalisables au moyen de la machine décrite ci-10 dessus. Ladite machine présentant l'avantage de permettre la réalisation d'une grande diversité de formes sans nécessiter d'outillage spécifique, il va de soi que l'on pourra réaliser d'autres formes en adaptant les trajectoires des bobines et des pinces sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. 15 REVENDICATIONS1. Machine (1) de formage d'une bobine et/ou d'une barre métallique à partir d'une préforme, caractérisée en ce qu'elle comprend : - un bâti (2) s'étendant dans un plan, - six colonnes supportant chacune une pince adaptée pour maintenir la préforme pendant le formage et/ou pour déformer localement la préforme, chaque pince étant mobile en translation le long de la colonne dans une direction (Z) perpendiculaire au plan du bâti et en pivotement par rapport à la colonne : - quatre desdites colonnes (3a, 3b, 3c, 3d) étant mobiles en translation par rapport au bâti selon deux directions orthogonales (X, Y) dans le plan du bâti (2), - deux autres colonnes, dites colonnes d'extrémité (4a, 4b), étant mobiles en translation par rapport au bâti selon l'une des deux dites directions, et - un système de pilotage des colonnes et des pinces configuré pour commander le déplacement et/ou l'actionnement des colonnes et des pinces entre une position initiale de chargement de la préforme et une position finale dans laquelle la préforme a été déformée selon la forme souhaitée pour la bobine ou la barre à former. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend deux colonnes additionnelles (3e, 3f) mobiles en translation par rapport au bâti selon deux directions orthogonales (X, Y) dans le plan du bâti et en ce que le bâti comprend une zone de stockage adaptée pour stocker lesdites colonnes lorsqu'elles ne sont pas utilisées. 3. Machine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les colonnes sont déplacées par des moteurs électriques. 4. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les pinces sont actionnées par des actionneurs électriques et/ou pneumatiques. 5. Machine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le bâti comprend des rails (35c, 45b) de guidage des colonnes s'étendant dans la direction (Y) de translation des colonnes d'extrémité. 6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que chacune des colonnes autres que les colonnes d'extrémité est montée sur un chariot, ledit chariot étant mobile en translation sur lesdits rails de guidage et la colonne étant agencée encoulissement sur le chariot dans la direction (X) orthogonale à la direction (Y) de translation du chariot. 7. Machine selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le système de pilotage est configuré pour commander le déplacement et/ou l'actionnement des colonnes et des pinces en fonction de la transposition en coordonnées cartésiennes de la forme de la bobine ou barre à former. 8. Machine selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les colonnes sont agencées sur le bâti de sorte à former des paires symétriques. 9. Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que les colonnes sont agencées sur le bâti de sorte à former un rectangle, les deux colonnes d'extrémité étant sur deux côtés opposés dudit rectangle et les autres colonnes étant sur les deux autres côtés du rectangle. 10. Machine selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que chaque pince comprend un outillage réglable en fonction d'une déformation à appliquer localement à la préforme.20