Brevet FR3019070A1 — publié le 20151002

- 1 - PROCEDE ET DISPOSITIF DE PLIAGE DE TÔLES DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un procédé et un dispositif de pliage de tôles et plus particulièrement un procédé et un dispositif de pilotage du poinçon permettant de réaliser le pliage de tôles à un angle déterminé quelles que soient les caractéristiques de la tôle, son épaisseur notamment. ART ANTERIEUR Dans le domaine du pliage de tôles, il est bien connu deux principaux types de plieuses, les plieuses hydrauliques conventionnelles et les plieuses à commande numérique. Les plieuses hydrauliques conventionnelles sont constituées d'une matrice, d'un poinçon apte à être déplacé par au moins un vérin hydraulique ou similaire et piloté par un opérateur. Le pliage est réalisé par l'opérateur qui s'approche progressivement de l'angle à obtenir en mesurant régulièrement ce dernier à l'aide d'un rapporteur d'angle et en corrigeant la cote de position du coulisseau en fin de pliage, ladite position du coulisseau en fin de pliage correspondant au point mort bas dit PMB. Les plieuses à commande numérique sont constituées d'une matrice, d'un poinçon apte à être déplacé par au moins un vérin hydraulique ou similaire et piloté par une unité à commande numérique. Ce type de plieuse procure un cycle de pliage de la pièce, paramétré par l'opérateur. Ce dernier positionne la tôle sous l'outil porté par le coulisseau à l'aide de la butée arrière, gère la position du point mort bas (PMB) en fonction de paramètres matière de la tôle. L'obtention de l'angle de pliage souhaité reste soumise à des tolérances physiques et mécaniques et à la réalisation de pièces de test destinées à définir avec le plus de précision possible les paramètres de pliage. - 2 - Qu'il s'agisse de plieuses à commande numérique ou non, il est bien connu de mesurer ledit angle de pliage au moyen de capteurs optiques ou de palpeurs afin de s'assurer que l'angle de pliage de la tôle est conforme à la consigne de pliage. De tels moyens de mesure de l'angle de pliage de la tôle sont notamment décrits dans les demandes de brevet EP 2 662 159, EP 1 102 032, et WO 2012/155168 notamment. Le document EP 2 662 159 décrit un capteur d'angle de pliage qui comprend un boîtier présentant un évidement longitudinal dans lequel est guidé un coulisseau (12) monté de manière élastique, une butée de limitation pour une plaque palpeuse destinée à venir se placer dans le boîtier est formée à une extrémité du boîtier. Le coulisseau est conçu pour venir en contact avec une extrémité d'une plaque palpeuse à placer dans le boîtier, et au moins un détecteur de position détectant un déplacement du coulisseau est présent dans le boîtier. Ce type de moyens de mesure présente l'inconvénient de nécessiter de refaire tout l'outillage du dispositif de pliage en cas de changement de pièce ce qui grève le coût de fabrication desdites pièces. Le document EP 1 102 032 décrit un dispositif pour mesurer un angle de pliage d'une tôle, ledit dispositif comprenant, sur les deux côtés d'un élément, un outil de mesure respectif pour mesurer un certain nombre de distances dans un plan qui coupe la tôle, un moyen pour déterminer pour chaque côté de l'élément un profil de distances respectif des distances mesurées et un moyen pour déterminer à partir de ces profils de distance les angles respectifs entre la tôle et l'élément, de manière à déterminer l'angle de pliage de la tôle en fonction des angles ainsi déterminés entre la tôle et l'élément. Le document WO 2012/155168 décrit un dispositif de mesure d'angles destiné à une presse plieuse comportant une table de pressage pourvue d'une matrice de pliage et d'une poutre de pliage qui est mobile par rapport à cette dernière dans un sens de déplacement et qui comporte un poinçon, une pièce en tôle à déformer étant disposée dans la matrice de pliage pour être mise en contact avec le poinçon lors de la déformation par pliage selon - 3 - une ligne de pliage et un plan de travail s'étendant entre la ligne de pliage et le sens de déplacement. Ledit dispositif comprend un dispositif d'éclairage pourvu d'au moins un moyen luminescent, un dispositif d'acquisition d'images pourvu d'un axe optique et un dispositif d'analyse d'images informatique, le dispositif d'éclairage éclairant une partie d'une surface de la pièce en tôle sur au moins une face du plan de travail, l'axe optique étant disposé dans le plan de travail, et l'axe optique et la ligne de pliage définissant au sein de la partie éclairée un angle inférieur à 2° ou l'axe l'optique et une trajectoire correspondant à la projection normale de l'axe optique sur la surface de la pièce en tôle définissant au sein de la partie éclairée un angle inférieur à 2°. Tous ces dispositifs, bien que permettant une mesure précise de l'angle de pliage de la tôle, ne permettent pas l'obtention d'un angle de pliage de la tôle constant, l'obtention de l'angle de pliage souhaité restant soumise à des tolérances physiques et mécaniques et à la réalisation de pièces de test destinées à définir avec le plus de précision possible les paramètres de pliage. EXPOSE DE L'INVENTION L'un des buts de l'invention est donc de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé et un dispositif de pliage de tôles de conception simple et peu onéreuse et permettant la réalisation de pièces en tôle dont l'angle de pliage est constant et conforme à un angle prédéterminé. A cet effet et conformément à l'invention, il est proposé un procédé de pliage de tôles dans un dispositif de pliage comprenant au moins une matrice, au moins un poinçon apte à être déplacé par au moins un vérin piloté par une unité à commande numérique, et au moins un dispositif de mesure optique de l'angle de pliage de la tôle connecté à l'unité à commande numérique à partir de laquelle un angle de pliage est initialement programmé ; ledit procédé est remarquable en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de : - mesure en continu de l'angle de la tôle, - 4 - - détermination du retour élastique de la tôle, à partir, d'une part, de l'angle mesuré lorsque le poinçon (5) est au point mort bas et, d'autre part, de l'angle mesuré lors de la remontée du poinçon (5), - détermination d'une nouvelle consigne de point mort bas du poinçon (5) en fonction du retour élastique mesuré, - lesdites étapes étant répétées jusqu'à ce que le retour élastique mesuré soit inférieur ou égal à un seuil prédéterminé. On comprend bien que, contrairement aux procédés de l'art antérieur, les différentes étapes du procédé s'effectuent sans temps d'arrêt, la mesure de l'angle de pliage étant réalisée en continu et transmise en temps réel à l'unité à commande numérique (8). Et le procédé suivant l'invention permet de s'affranchir de l'épaisseur et de la matière de la tôle à plier. Lesdites étapes sont répétées jusqu'à ce que l'angle mesuré soit sensiblement égal à l'angle programmé. Accessoirement, la consigne de point mort bas du poinçon correspondant à un retour élastique nul est enregistrée. Selon une variante d'exécution, la consigne de point mort bas du poinçon enregistrée peut être appliquée pour chaque nouvelle tôle à plier. Un autre objet de l'invention concerne un dispositif de pliage de tôles comprenant au moins une matrice, au moins un poinçon apte à être déplacé par au moins un vérin piloté par une unité à commande numérique et au moins un dispositif de mesure optique de l'angle de pliage de la tôle connecté à l'unité à commande numérique ; ledit dispositif est remarquable en ce qu'il comporte des moyens de détermination automatique du retour élastique de la tôle à partir, d'une part, de l'angle mesuré lorsque le poinçon (5) est au point mort bas et, d'autre part, de l'angle mesuré lors de la remontée du poinçon (5) et des moyens de détermination d'une nouvelle consigne de point mort bas du poinçon (5) en fonction de la valeur dudit retour élastique mesuré. 3 0 1 90 70 - 5 - Par ailleurs, ledit dispositif comporte des moyens d'enregistrement de la consigne de point mort bas du poinçon correspondant à un retour élastique inférieur ou égal à un seuil prédéterminé. 5 Ledit seuil de la valeur du retour élastique est paramétrable et est, de préférence, égal à O. Ledit dispositif de mesure optique de l'angle de pliage comporte au moins une source lumineuse laser et au moins un capteur apte à détecter la lumière réfléchie par la 10 tôle. De manière avantageuse, la lumière émise par la source lumineuse présente une longueur d'onde comprise entre 400 et 480 nm et, de préférence, égale à 405 nm afin d'éviter toute interférence avec l'éclairage environnant. De préférence, le dispositif de mesure optique est solidaire du poinçon. Ledit poinçon comporte une réserve dans laquelle s'étend ledit dispositif de mesure optique. Alternativement, le dispositif de mesure optique est solidaire de la matrice. DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES 25 D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, du conforme à l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue de face schématique du dispositif de pliage de tôles conforme à l'invention, 30 - la figure 2 est une vue de côté schématique du dispositif de pliage de tôles conforme à l'invention, 15 20 - 6 - - la figure 3 est un ordinogramme des différentes étapes du procédé mis en oeuvre par l'unité de commande numérique du dispositif de pliage de tôles conforme à l'invention, - les figures 4A à 4D sont des vues de côté schématiques des différentes étapes du pliage de tôles à partir du dispositif conforme à l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Dans la suite de la description du dispositif de pliage de tôles suivant l'invention, les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments. Par ailleurs, les différentes vues ne sont pas nécessairement tracées à l'échelle. En référence aux figures 1 et 2, le dispositif de pliage de tôle suivant l'invention comporte un bâti (1) portant un coulisseau (2) apte à être déplacé dans un plan vertical le long de guides (3) au moyen de deux vérins hydrauliques (4). L'extrémité inférieure du coulisseau (2) porte un poinçon (5), avantageusement amovible afin de permettre le positionnement d'un poinçon (5) de forme adaptée au pliage souhaité. Le dispositif comporte, par ailleurs, une embase (6) portant une matrice (7) s'étendant au droit du poinçon (5), ladite matrice (7) étant également avantageusement amovible afin de permettre le positionnement d'une matrice (7) de forme adaptée à la forme du poinçon (5) et au pliage souhaité. Les vérins hydrauliques (4) sont pilotés par une unité à commande numérique (8) et le dispositif comporte également un capteur de position (9) du coulisseau (2) connecté à ladite unité à commande numérique (8), l'angle de pliage de la tôle dépendant du point mort bas du coulisseau (2). On entend par point mort bas la position basse du poinçon (5), la hauteur du point mort bas par rapport à la matrice (7), partie fixe de l'outil, détermine l'angle de pliage de la tôle (T) qui se retrouve enfoncée entre le poinçon (5) et la matrice (7) en fin de pliage. Il est bien évident que le dispositif de pliage suivant l'invention pourra comprendre un nombre quelconque de vérins hydrauliques (4) en fonction des dimensions de la tôle à plier, l'unité à commande numérique (8) étant apte à piloter les différents vérins - 7 - hydrauliques (4) les uns indépendamment des autres, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Par ailleurs, le dispositif comporte également un dispositif de mesure optique (10) connecté à l'unité à commande numérique (8) et s'étendant dans une réserve (11) pratiquée dans le poinçon (5). Ledit dispositif de mesure optique (10) comporte une source lumineuse laser (12) et un capteur (13) apte à détecter la lumière réfléchie par la tôle pliée entre le poinçon (5) et la matrice (7). De manière avantageuse, la source lumineuse laser émet deux faisceaux de lumière bleue dont la longueur d'onde est comprise entre 400 et 480 nm, et de préférence égale à 405 nm, afin d'éviter toute interférence avec l'éclairage du lieu dans lequel est positionné le dispositif. De cette manière, la mesure de l'angle de pliage de la tôle est plus précis quelles que soient les conditions de l'éclairage extérieur. Lesdits faisceaux de lumière s'étendent de part et d'autre du poinçon (5) afin de mesurer l'angle de chaque branche de la tôle pliée et, in fine, l'angle de pliage de la tôle. Dans cet exemple particulier de réalisation, le dispositif de mesure optique consiste dans un capteur commercialisé par la société KEYENCE e sous la référence LJ-V7200. Toutefois, il est bien évident que le dispositif de mesure optique pourra consister dans tout autre capteur laser équivalent bien connu de l'homme du métier. Il va de soi que le dispositif pourra comporter une pluralité de dispositifs de mesure optique (10), uniformément répartis le long du poinçon (5). Par ailleurs, il est bien évident que le dispositif de mesure optique (10) pourra être solidaire de la matrice (7) sans pour autant sortir du cadre de l'invention. On notera que la largeur des faisceaux de lumière laser ainsi que leur position par rapport au poinçon (5) pourra être adapté en fonction du degré de précision de la mesure requise. Par ailleurs, le dispositif de mesure optique (10) pourra n'émettre qu'un seul faisceau de lumière en fonction du type de pliage réalisé. Lors du pliage de la tôle (T), qui est placée entre le poinçon (5) et la matrice (10), le dispositif de mesure optique (10) mesure en continu l'angle de pliage de la tôle (T) et transmet en continu lesdites mesures à l'unité à commande numérique (8). Cette dernière 30 - 8 - comporte des moyens de détermination du retour élastique de la tôle à partir, d'une part, de l'angle mesuré lorsque le poinçon (5) est au point mort bas et, d'autre part, de l'angle mesuré lors de la remontée du poinçon (5) et des moyens de détermination d'une nouvelle consigne de point mort bas du poinçon (5) en fonction de la valeur dudit retour élastique mesuré. Lesdits moyens consistent dans des algorithmes enregistrés dans ladite unité à commande numérique (8). Ainsi, l'unité à commande numérique (8) pilote les vérins hydrauliques (4) jusqu'à ce que la valeur du retour élastique mesuré par le dispositif de mesure optique (10) soit inférieure ou égale à une valeur prédéterminée, ladite valeur prédéterminée étant de préférence égale à 0 ou à une valeur de tolérance de l'ordre de 0,1 à 0,3° par exemple. En référence à la figure 3, lors du démarrage (100) de l'unité à commande numérique pilote la fermeture (110) du poinçon (5) sur la matrice (7), une tôle étant préalablement positionnée entre ledit poinçon (5) et la matrice (7), avec une consigne de point mort bas correspondant à un angle de pliage programmé, cette première consigne de point mort bas étant préalablement déterminée par l'unité à commande numérique en fonction notamment de l'épaisseur de la tôle et de l'angle de pliage désiré. Le poinçon (5) entre alors en contact avec la tôle dans une étape (120) de pressage, ledit pressage étant maintenu dans une étape (130) au cours de laquelle l'angle ai de pliage de la tôle est mesuré. On notera que, lors de l'étape (130) de maintien, le poinçon (5) est dans sa position de point mort bas. Ensuite, dans une étape (140) le poinçon (5) est remonté pour décompresser la tôle pliée et l'angle a2 de pliage de la tôle est mesuré. La différence entre les angles ai et a2 correspond au retour élastique de la tôle pliée. Ledit retour élastique de la tôle pliée est alors comparé avec une valeur seuil prédéterminé, dans une étape (150). Si le retour élastique est inférieur ou égal audit seuil prédéterminé, le poinçon (5) est ouvert dans une étape (160) afin de permettre le dégagement de la tôle pliée, ledit dispositif étant alors prêt à recevoir une nouvelle tôle à plier. Si le retour élastique est supérieur audit seuil prédéterminé, alors l'unité à commande numérique détermine une nouvelle consigne de point mort bas en fonction de la valeur dudit retour élastique mesuré et les étapes (120) à (150) sont à nouveau exécutées jusqu'à ce que la valeur du retour élastique soit inférieure ou égale au seuil prédéterminé. On notera que ledit seuil prédéterminé est paramétrable à partir de la console de l'unité à commande numérique (8) et pourra être choisi à 0 par exemple. - 9 - Accessoirement, la consigne du point mort bas correspondant à une valeur de retour élastique inférieure ou égale au seuil prédéterminé peut être enregistrée dans une mémoire de l'unité à commande numérique (8) afin de permettre le fonctionnement du dispositif dans un mode dans lequel, après un premier cycle permettant de déterminer une consigne de point mort bas correspondant à un retour élastique inférieur ou égal au seuil prédéterminé, ladite consigne de point mort bas qui est enregistrée est appliquée à toutes les nouvelles tôles à plier. Un tel mode de fonctionnement permet alors de réduire la durée des cycles. On expliquera maintenant le fonctionnement du dispositif suivant l'invention en référence aux figures 4A à 4B. En référence à la figure 4A, une tôle (T) à plier est positionnée sur la matrice (7) au droit du poinçon (5), une butée dite arrière non représentée sur les figures permettant un positionnement précis par rapport au plan de pliage. L'unité à commande numérique (8) commence alors son cycle en pilotant les vérins hydrauliques (4) pour abaisser le coulisseau (2) jusqu'à son point mort bas préalablement déterminé par ladite unité à commande numérique (8) en fonction de l'angle de pliage désiré. Lorsque le poinçon (5) atteint le point mort bas, en référence à la figure 4B, le dispositif de mesure optique (10) transmet la valeur mesurée de l'angle de pliage de la tôle (T) à l'unité à commande numérique (8). Puis, en référence à la figure 4C, l'unité à commande numérique (8) pilote les vérins hydrauliques (4) pour remonter légèrement le poinçon (5) afin de décompresser la tôle pliée (T) sans la relâcher. Une mesure de l'angle de pliage de la tôle pliée (T) est alors transmise à l'unité à commande numérique (8) qui détermine le retour élastique de la tôle et le compare à une valeur seuil prédéterminée. Si le retour élastique est supérieur audit seuil, en référence à la figure 4D, l'unité à commande numérique détermine une nouvelle consigne du point mort bas du poinçon (5) et pilote les vérins hydrauliques (4) pour abaisser le poinçon (5) selon cette nouvelle consigne. Les étapes représentées aux figures 4B à 4D sont alors répétées jusqu'à ce que le retour élastique soit inférieur ou égal audit seuil. - 10 On comprend bien que les différentes étapes s'effectuent sans temps d'arrêt, la mesure de l'angle de pliage étant réalisée en continu et transmise en temps réel à l'unité à commande numérique (8). De plus, le dispositif suivant l'invention permet de s'affranchir de l'épaisseur et de la matière de la tôle à plier. Enfin, il est bien évident que les exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières et en aucun cas limitatif quant au domaine d'application de l'invention. REVENDICATIONS1 - Procédé de pliage de tôles dans un dispositif de pliage comprenant au moins une matrice (7), au moins un poinçon (5) apte à être déplacé par au moins un vérin (4) piloté par une unité à commande numérique (8), et au moins un dispositif de mesure optique (10) de l'angle de pliage de la tôle connecté à l'unité à commande numérique (8) à partir de laquelle un angle de pliage est initialement programmé, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de : - mesure en continu de l'angle de la tôle, - détermination du retour élastique de la tôle, à partir, d'une part, de l'angle mesuré lorsque le poinçon (5) est au point mort bas et, d'autre part, de l'angle mesuré lors de la remontée du poinçon (5), - détermination d'une nouvelle consigne de point mort bas du poinçon (5) en fonction du retour élastique mesuré, - lesdites étapes étant répétées jusqu'à ce que le retour élastique mesuré soit inférieur ou égal à un seuil prédéterminé. 2 - Procédé de pliage de tôles suivant la revendication précédente caractérisé en ce que les étapes sont répétées jusqu'à ce que l'angle mesuré soit sensiblement égal à l'angle programmé. 3 - Procédé de pliage de tôles suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la consigne de point mort bas du poinçon (5) correspondant à un retour élastique nul est 25 enregistrée. 4 - Procédé de pliage de tôles suivant la revendication 3 caractérisé en ce que la consigne de point mort bas du poinçon (5) enregistrée peut être appliquée pour chaque nouvelle tôle à plier. 30 5 - Dispositif de pliage de tôles comprenant au moins une matrice (7), au moins un poinçon (5) apte à être déplacé par au moins un vérin (4) piloté par une unité à commande numérique (8) et au moins un dispositif de mesure optique (10) de l'angle de- 12 pliage de la tôle connecté à l'unité à commande numérique (8), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détermination automatique du retour élastique de la tôle à partir, d'une part, de l'angle mesuré lorsque le poinçon (5) est au point mort bas et, d'autre part, de l'angle mesuré lors de la remontée du poinçon (5) et des moyens de détermination d'une nouvelle consigne de point mort bas du poinçon (5) en fonction de la valeur dudit retour élastique mesuré. 6 - Dispositif de pliage de tôles suivant la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'enregistrement de la consigne de point mort bas du poinçon (5) correspondant à un retour élastique inférieur ou égal à un seuil prédéterminé. 7 - Dispositif de pliage de tôles suivant la revendication 6 caractérisé en ce que le seuil de la valeur du retour élastique est paramétrable. 8 - Dispositif de pliage de tôles suivant la revendication 6 caractérisé en ce que le seuil de la valeur du retour élastique est égal à 0. 9 - Dispositif de pliage de tôles suivant l'une quelconque des revendications 5 à 8 caractérisé en ce que le dispositif de mesure optique (10) de l'angle de pliage comporte au moins une source lumineuse laser (12) et au moins un capteur (13) apte à détecter la lumière réfléchie par la tôle. 10 - Dispositif de pliage de tôles suivant la revendication 9 caractérisé en ce que la lumière émise par la source lumineuse (12) présente une longueur d'onde comprise entre 400 et 480 nm. 11 - Dispositif de pliage de tôles suivant la revendication 10 caractérisé en ce que la lumière émise par la source lumineuse (12) présente une longueur d'onde de 405 nm. 12 - Dispositif de pliage de tôles suivant l'une quelconque des revendications 5 à 11 caractérisé en ce que le dispositif de mesure optique (10) est solidaire du poinçon (5).- 13 13 - Dispositif de pliage de tôles suivant la revendication 12 caractérisé en ce que ledit poinçon (5) comporte une réserve (11) dans laquelle s'étend ledit dispositif de mesure optique (10). 14 - Dispositif de pliage de tôles suivant l'une quelconque des revendications 5 à 13 caractérisé en ce que le dispositif de mesure optique (10) est solidaire de la matrice (7).