Brevet FR3032367A1 — publié le 20160812

MATRICE DE PLIAGE D'UNE PIECE DE CHAUDRONNERIE La présente invention est relative au domaine de l'outillage pour les machines de pliage de pièces de chaudronnerie telles que des barres ou des tôles épaisses, et porte tout particulièrement sur une matrice de pliage de telles pièces de chaudronnerie, la matrice étant montée sur la table de la machine de pliage. Une telle machine de pliage est du type presse-plieuse. Un outil de pliage agencé sur une presse-plieuse se compose d'un poinçon présentant une forme particulière avec tête en vé ou arrondie, selon la forme que l'on souhaite donner à la pièce de chaudronnerie lors de son pliage, et d'une matrice de pliage qui supporte la pièce de chaudronnerie durant l'action du poinçon. La matrice de pliage est montée sur une table ou un socle de la presse-plieuse et le poinçon est monté sur un porte-outil configuré pour être actionner verticalement en exerçant de fortes pressions, de plusieurs tonnes. Les matrices de pliage actuellement sur le marché sont constituées d'un bloc massif présentant un vé longitudinal et deux rebords longitudinaux disposés de chaque côté du vé longitudinal, sur lesquels prend appui la pièce de chaudronnerie avant son pliage. Lorsque le poinçon est actionné, la pièce de chaudronnerie se déforme en fonction de la forme de ce poinçon, en prenant appui sur les arêtes formées entre les rebords longitudinaux et les extrémités supérieures du vé longitudinal, puis la portion pliée de cette pièce pénètre dans le vé longitudinal de la matrice. Cette conception de matrice de pliage présente des inconvénients. En effet, les possibilités de pliage de la pièce de chaudronnerie sont conditionnées par la forme du vé longitudinal et par la largeur des rebords longitudinaux disposés de chaque côté du vé, en particulier lorsque l'on souhaite réaliser des contre-pliages sur cette pièce. Afin de réduire l'angle de pliage de la pièce, il convient d'utiliser un vé de largeur moins important, ce qui, à contrario, nécessite d'augmenter la pression exercée par le poinçon. Par ailleurs, les matrices avec un vé de grande largeur coûtent cher du fait de leur conception dans des blocs d'acier massifs nécessitant des usinages importants pour la formation du vé. En outre, lors du pliage de la pièce de chaudronnerie, celle-ci frotte directement sur les arêtes précitées de la matrice et subit, en conséquence, une dégradation importante sur ces côtés externes inférieurs, du fait de l'écrasement et de l'abrasion. Il est alors nécessaire de meuler les zones dégradées ou de 3032367 2 recharger de la matière dans les zones dégradées puis d'usiner ces zones rechargées, ce qui augmente le temps et le coût de fabrication. Pour pallier en partie ces inconvénients précités, l'homme du métier a développé une matrice de pliage qui prévoit, outre les caractéristiques précitées, deux rouleaux disposés à 5 des emplacements correspondant aux deux arêtes. Pour cela, le massif de la matrice comprend deux alésages partiellement ouverts sur toute leur longueur, usinés sur la longueur du massif dans les zones correspondant aux deux arêtes précédentes, c'est-à-dire dans les angles formés entre les rebords longitudinaux et les extrémités supérieures du vé longitudinal. Deux rouleaux sont montés en liaison pivot respectivement dans ces deux 10 alésages ouverts, de sorte que deux portions longitudinales desdits rouleaux débordent de ces alésages ouverts, ce qui permet à la pièce de chaudronnerie de prendre appui sur ces portions de rouleaux lors de son pliage. Cette conception permet de réduire en partie la pression exercée par le poinçon durant le pliage, et de réduire également la dégradation de la pièce. Toutefois les résultats ne sont pas suffisamment satisfaisants. En effet, des 15 particules de matière et de calamine, dues à l'abrasion de la pièce de chaudronnerie durant son pliage, pénètrent dans les alésages ouverts constituant les liaisons pivot avec les rouleaux ; il en résulte que les rouleaux se bloquent dans ces alésages ouverts et, du coup, ne remplissent plus leur fonction première, à savoir réduire les frottements contre la pièce de chaudronnerie durant son pliage. Cette pièce de chaudronnerie subit donc toujours des 20 dégradations sur ses côtés externes en appui sur la matrice - certes moindre, mais nécessaire - nécessitant un meulage des côtés externes ou un rechargement en matière suivi d'un usinage. En outre, les pressions à exercer avec le poinçon restent élevés. Ce type de matrice de pliage présente, par ailleurs, un coût de fabrication encore plus important que le précédent type. 25 La présente invention vise à pallier les inconvénients précités, voire pour le moins à les réduire. A cet effet, l'invention concerne une matrice de pliage d'une pièce de chaudronnerie du type barre ou tôle épaisse, pour une machine de pliage du type presse-plieuse. La matrice de pliage comprend deux supports principaux espacés l'un de l'autre d'une distance dimensionnée pour permettre le passage de ladite pièce, durant son pliage 30 entre lesdits supports. Ainsi, l'espacement entre ces deux supports principaux dépendra notamment de la largeur de la tôle ou du diamètre de la barre, lorsque cette dernière est 3032367 3 cylindrique. La matrice de pliage comprend également deux rouleaux parallèles entre eux et disposés dans un plan horizontal. En outre, des moyens de liaison pivot sont configurés entre les rouleaux et les supports principaux pour monter en liaison pivot lesdits rouleaux vis-à-vis desdits supports avec au moins un espacement entre ces rouleaux. Cet espacement entre les 5 rouleaux est dimensionné pour que la pièce de chaudronnerie prenne appui sur lesdits rouleaux lors d'un effort exercé vers le bas sur ladite pièce. Ainsi, la conception de la matrice de pliage selon l'invention permet de déporter les liaisons pivots entre les rouleaux et les deux supports principaux en dehors des zones d'appui entre lesdits rouleaux et la pièce de chaudronnerie, ce qui évite que des dépôts de matière ou de 10 calamine viennent se loger dans ces liaisons pivots du fait d'une abrasion de ladite pièce frottant sur les rouleaux, et évite ainsi que lesdits rouleaux se bloquent. En outre, une déformation plus importante de la pièce de chaudronnerie, au moyen du poinçon, est possible durant son pliage entre les deux rouleaux, étant donné que cette déformation n'est plus conditionnée par la profondeur du vé, ce vé n'existant plus sur la matrice de pliage 15 selon l'invention, et que, de ce fait, le poinçon peut descendre plus en profondeur entre les deux rouleaux. Cela offre plus de possibilités de pliage des pièces de chaudronnerie au moyen d'une même matrice, et permet de réaliser des angles de pliage plus faibles sur la pièce sans nécessiter de remplacer la matrice par une autre présentant deux rouleaux plus rapprochés. 20 Selon un premier mode de réalisation de la matrice de pliage objet de l'invention, les moyens de liaison pivot comprennent au moins deux jeux de liaison pivot mis en oeuvre entre les deux rouleaux et les deux supports principaux, pour monter en liaison pivot les rouleaux vis-à-vis desdits supports avec au moins deux espacement différents entre ces rouleaux, dimensionnés pour que la pièce de chaudronnerie prenne appui différemment sur 25 lesdits rouleaux lors d'un effort exercé vers le bas sur ladite pièce. Cela permet d'augmenter les possibilités de pliage de pièces de chaudronnerie au moyen d'une même matrice de pliage. On pourrait cependant prévoir un mode de réalisation de matrice de pliage selon l'invention comprenant un seul jeu de liaison pivot qui, dans ce cas, offre un seul espacement possible entre les rouleaux. 3032367 4 Selon une conception de ce premier mode de réalisation de la matrice de pliage, un premier jeu de liaison pivot est mis en oeuvre à une première hauteur et un second jeu de liaison pivot est mis en oeuvre à une seconde hauteur, sur les supports principaux. De préférence, selon cette conception, les supports principaux comprennent des premiers moyens de 5 fixation sur leurs côtés inférieurs et des seconds moyens de fixation sur leurs côtés supérieurs. Ces premiers et seconds moyens de fixation sont configurés pour assembler lesdits supports principaux sur une table de la machine de pliage, selon deux sens opposés permettant d'intervertir la position des deux jeux de liaison pivot, pour utiliser l'un ou l'autre de ces deux jeux de liaison pivot. Ces premiers et seconds moyens de fixation dépendront de 10 la conception de la machine de pliage ; ils peuvent être identiques ou différents. Selon la matrice de pliage objet de l'invention, celle-ci comprend au moins un support intermédiaire configuré pour être positionné entre les deux supports principaux, en-dessous des deux rouleaux. Cet au moins un support intermédiaire comprend sur son côté supérieur deux cavités semi-cylindriques configurées pour réceptionner en appui les deux rouleaux 15 montés en liaison pivot vis-à-vis des deux supports principaux. Ce support intermédiaire permet de réduire le fléchissement des rouleaux, sans empêcher leur rotation, lorsque la pièce de chaudronnerie exerce des efforts importants sur ceux-ci. Dans une réalisation, cet au moins un support intermédiaire comprend sur son côté supérieur une encoche configurée entre les deux cavités pour recevoir la pièce de 20 chaudronnerie durant son pliage. De préférence cette encoche est en forme de vé. Cette encoche présente pour avantage de positionner la pièce intermédiaire sous la pièce de chaudronnerie, sans empêcher son pliage. L'encoche sera en effet dimensionnée pour ne pas limiter la descente de la pièce de chaudronnerie entre les deux rouleaux, durant son pliage et en tenant compte de préconisation d'utilisation. On peut toutefois envisager un 25 mode de réalisation sans encoche, lorsque ce support intermédiaire est nécessaire pour réduire le fléchissement des rouleaux, mais qu'il est disposé en décalage par rapport à la position d'appui de la pièce de chaudronnerie sur ces deux rouleaux. Dans une réalisation de la matrice de pliage, les moyens de liaison pivot sont mis en oeuvre par des alésages sur les supports principaux, ces alésages étant configurés pour recevoir 30 directement en liaison pivot, chacun, une portion de rouleau. Dans une variante de 3032367 5 réalisation, ces moyens de liaison pivot sont mis en oeuvre par des paliers de roulement agencés sur les supports principaux et configurés pour recevoir, chacun, une portion de rouleau. Selon une première réalisation de la matrice de pliage objet de l'invention, les deux supports 5 principaux sont indépendants l'un de l'autre et peuvent être fixés indépendamment sur une table de la machine de pliage. Cela présente pour avantage de pouvoir modifier facilement l'espacement entre ces deux supports principaux, en fonction de la largeur de la pièce de chaudronnerie. Au contraire, selon une seconde réalisation de cette matrice de pliage, celle-ci comprend une semelle formant un élément monobloc avec les deux supports principaux, 10 de moyens de fixation étant mis en oeuvre sur la semelle pour assembler l'ensemble monobloc sur une table de la machine de pliage. Cette seconde réalisation permet d'augmenter la stabilité des supports principaux, sous l'action des efforts de pliage de la pièce de chaudronnerie. Dans une autre variante, on pourrait même envisager une matrice comprenant une semelle et plusieurs paires de supports principaux fixées sur la semelle ou 15 formant un élément monobloc avec celle-ci, chaque paire de supports principaux recevant en liaison pivot deux rouleaux d'une manière similaire à celles décrites précédemment, avec des espacements différents entre les deux rouleaux disposés sur chaque paire de supports principaux. Selon l'invention, on entend par liaison pivot une liaison pivot en tant que telle ou une 20 liaison pivot glissante, les conceptions envisageables des moyens de liaison pivot n'étant pas limitatives. La description suivante met en évidence les caractéristiques et avantages de la matrice de pliage selon l'invention, à l'appui de figures parmi lesquelles : La figure 1 illustre une vue tridimensionnelle d'un mode de réalisation de la matrice 25 de pliage selon l'invention, en cours de pliage d'une pièce de chaudronnerie ; Les figures 2 et 3 illustrent deux vues en plan de variantes de conception de supports principaux ; Les figures 4 et 5 illustrent deux vues en plan de variantes de conception de supports intermédiaires. 3032367 6 Dans la suite de la description, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes caractéristiques ou leurs équivalents sur les figures. Sur la figure 1 est illustrée une matrice de pliage 1 selon l'invention, dénommée dans la suite de la description « matrice ». Cette matrice 1 est conçue pour être fixée sur une table d'une 5 machine de pliage, du type presse-plieuse (non illustrée). La matrice 1 comprend un premier support principal 2 et un second support principal 3, qui sont espacés l'un de l'autre d'une distance dl supérieure à la largeur 11 d'une pièce de chaudronnerie qu'il convient de plier, en l'occurrence une plaque 4 présentant par exemple une épaisseur comprise entre 10 mm et 40 mm. La matrice 1 comprend également deux rouleaux 5, 6 qui, comme illustré en 10 figure 1, sont disposés parallèlement dans un même plan horizontal Pl. Ces deux rouleaux 5, 6 s'étendent longitudinalement entre les deux supports principaux 2, 3 et sont montés en liaison pivot sur ces deux supports principaux 2,3. Les deux rouleaux 5, 6 sont espacés l'un de l'autre. Lorsque le poinçon 7 exerce une pression sur le côté supérieur 4a de la plaque 4, celle-ci se plie suivant la ligne de contact avec le poinçon 7, les deux côtés externes 15 inférieurs 4b, 4c de la plaque 4 sont alors en appui contre les rouleaux 5, 6. Sur la figure 1, les côtés externes inférieurs 4b, 4c sont volontairement décalés des rouleaux 5, 6, pour une meilleure lecture de cette figure 1. On constate que la portion pliée de la plaque 4 pénètre dans l'espacement 8 entre les deux rouleaux 5, 6. Sur la figure 1, la matrice 1 comprend un support intermédiaire 9, optionnel, sa présence étant éventuellement conseillée pour limiter 20 le fléchissement des rouleaux 5, 6 durant l'actionnement du poinçon 7, lesdits rouleaux 5, 6 prenant appui sur ce support intermédiaire 9. A la lecture de la figure 1, on comprend que l'absence de ce support intermédiaire 9 permet à la plaque 4 de descendre dans l'espacement 8 situé entre les deux rouleaux 5, 6, jusqu'au fond de la matrice 1 schématisé par la plan P2, ce qui permet de réaliser le pliage de la plaque 4 avec de faibles angles de 25 pliage. En la présence de ce support intermédiaire 9, celui-ci peut être décalé par rapport à la plaque 4, pour ne pas interférer sur le pliage de cette plaque 4. Lorsque le support intermédiaire 9 est disposé sous la plaque 4, celui comprend une encoche 10 qui évite toute interférence sur le pliage de cette plaque 4. Le dimensionnement de cette encoche 10 sera réalisé en tenant compte des préconisations d'utilisation de la matrice 1. 30 Les figures 2 et 3 illustrent deux variantes de réalisation, non limitatives, des supports principaux 2, 3. Sur la figure 2, deux alésages 11, 12 sont agencés sur la partie supérieure 2a, 3032367 7 3a du support principal 2, 3 et débouchent partiellement sur son bord supérieur 13. De même, deux alésages 14, 15 sont agencés sur la partie inférieure 2b, 3b dudit support 2, 3 et débouchent partiellement sur son bord inférieur 16. Ces alésages 11, 12, 14, 15 sont dimensionnés pour recevoir en liaison pivot les extrémités 5a, 5b, 6a, 6b des deux rouleaux 5 5, 6. Ces alésages 11, 12, 14, 15 sont rectifiés et présentent de préférence un traitement de surface qui réduit les frottements des rouleaux 5, 6. Cette conception facilite une lubrification éventuelle des alésages 11, 12, 14, 15 pour réduite encore plus les frottements avec les rouleaux 5, 6. Les deux premiers alésages 11, 12 constituent un premier jeu de liaison pivot avec les rouleaux 5, 6 qui présentent un premier écartement El, par exemple de 10 120 mm. Les deux seconds alésages 14, 15 constituent un second jeu de liaison pivot avec les rouleaux 5, 6 qui présentent un second écartement E2, par exemple de 100 mm. Le support principal 2, 3 présente sur son bord supérieur 13 et sur son bord inférieur 16 deux épaulements 17, 18 dont les dimensions sont adaptées au système de fixation mis en oeuvre sur la table de la presse-plieuse, ce qui est déjà connu sur les matrices de pliage antérieures. 15 La conception selon l'invention permet toutefois, à la différence des matrices de pliage antérieures, de retourner les supports principaux 2, 3 et de les fixer sur la table de la presse-plieuse, pour régler soit un espacement El soit un espacement E2 entre les deux rouleaux 5, 6. Le principe est exactement le même sur le mode de réalisation du support principal 2, 3 20 illustré en figure 3. On retrouve en effet les quatre alésages 11, 12, 14, 15, la seule différence étant que les deux alésages 14, 15 sont pleins et décalés dans la matière par rapport au bord inférieur 16 dudit support 2, 3. Les deux premiers alésages 11, 12 constituent un premier jeu de liaison pivot avec les rouleaux 5, 6 qui présentent un troisième écartement E3, par exemple de 80 mm. Les deux seconds alésages 14, 15 constituent un 25 second jeu de liaison pivot avec les rouleaux 5, 6 qui présentent un quatrième écartement E4, par exemple de 45 mm. On retrouve également l'épaulement 18 sur le bord inférieur 16 du support 2, 3. Une rainure 20 remplace l'épaulement 17 sur le bord supérieur 13 dudit support 2, 3, cette rainure 20 étant également adaptée au système de fixation mis en oeuvre sur les presse-plieuse, comme cela existe déjà sur les matrices de pliage antérieures. Ce 30 mode de conception de la figure 3 permet également de retourner le support principal 2, 3 pour régler les rouleaux 5, 6 soit à un espacement E3 soit à un espacement E4. 3032367 8 Sur les figures 4 et 5 sont illustrées deux variantes non limitatives de supports intermédiaires 9. Sur ces figures 4 et 5, le support intermédiaire 9 comprend sur son côté supérieur 9a deux cavités 21, 22 semi-cylindriques qui sont de préférence également rectifiées et traitées afin de réduire le frottement des rouleaux 5, 6 qui prennent simplement appui sur lesdites 5 cavités 21, 22, comme l'illustre la figure 1. Ces deux cavités 21, 22 présentent un espacement E5 qui correspond à l'un des quatre espacements El, E2, E3, E4 précités, voire à tout autre espacement pouvant être mise en oeuvre. Sur la figure 4, le support intermédiaire 9 comprend sur son bord inférieur 19, un épaulement 23 similaire aux épaulements 17, 18 mis en oeuvre sur le support principal 2, 3 de la figure 2. Sur la figure 5, le support 10 intermédiaire 9 comprend sur son bord inférieur 19, une rainure 24 similaire à la rainure 20 mise en oeuvre sur le support principal 2, 3 de la figure 3. Sur ces figures 4 et 5, le support intermédiaire 9 comprend une encoche 10 agencée entre les deux cavités 21, 22, cette encoche 10 présentant la forme d'un vé, d'autres formes étant envisageables telles qu'une forme rectangulaire. On peut également envisager des variantes de support intermédiaire 9, 15 sans encoche 10, comme expliqué précédemment. Des variantes de réalisation sont envisageables dans le cadre de l'invention. On peut par exemple prévoir des paliers de roulement agencés entre les alésages 11, 12, 14, 15 et les extrémités 5a, 5b, 6a, 6b des rouleaux 5, 6. Selon les conceptions décrites précédemment au travers des figures 1 à 3, les supports principaux 2, 3 sont indépendants l'un de l'autre, ce 20 qui offre une grande flexibilité de réglage de la distance dl d'espacement entre ces deux supports principaux 2, 3, en fonction de la largeur 11 de la plaque 4. On pourrait au contraire, dans une variante, prévoir une semelle (non illustrée) formant avec les deux supports principaux 2, 3 un élément monobloc, cette semelle comprenant une rainure ou un épaulement similaire aux rainures 20, 24 ou aux épaulements 17, 18, 23 décrits 25 précédemment, pour la fixation de cette semelle sur la presse-plieuse. On pourrait aussi, dans une autre variante, prévoir une semelle telle que précité, avec plusieurs paires de supports principaux 2, 3 qui reçoivent respectivement en liaison pivot plusieurs paires de rouleaux 5, 6 présentant des espacements différents. Les supports principaux 2, 3 et le support intermédiaire 9 ont la forme d'une plaque épaisse. 30 Cette épaisseur sera dimensionnée en fonction de plusieurs caractéristiques telles que la 3032367 9 distance dl entre les deux supports principaux 2, 3, les pressions exercées par le poinçon 7, l'espacement entre les rouleaux 5, 6, voire d'autres caractéristiques. Les supports principaux 2, 3 et intermédiaire 9, et les rouleaux 5, 6 seront réalisés dans des métaux traités comparables à ceux utilisés pour les matrices de l'art antérieur. 5 REVENDICATIONS1. Matrice de pliage (1) d'une pièce de chaudronnerie (4) pour une machine de pliage caractérisée en ce qu'elle comprend deux supports principaux (2, 3) espacés l'un de l'autre d'une distance (dl) dimensionnée pour permettre le passage de ladite pièce durant son pliage entre lesdits supports, et deux rouleaux (5, 6) parallèles entre eux dans un plan horizontal (P1), des moyens de liaison pivot (11, 12, 14, 15) étant configurés entre les rouleaux et les supports principaux pour monter en liaison pivot lesdits rouleaux vis-à-vis desdits supports avec au moins un espacement (El, E2, E3, E4) entre ces rouleaux, ledit espacement étant dimensionné pour que la pièce de chaudronnerie prenne appui sur lesdits rouleaux lors d'un effort exercé vers le bas sur ladite pièce. 2. Matrice de pliage (1) selon la revendication 1, dans laquelle les moyens de liaison pivot comprennent au moins deux jeux de liaison pivot (11, 12, 14, 15) mis en oeuvre entre les deux rouleaux (5, 6) et les deux supports principaux (2, 3), pour monter en liaison pivot les rouleaux vis-à-vis desdits supports avec au moins deux espacements (El, E2, E3, E4) différents entre ces rouleaux, dimensionnés pour que la pièce de chaudronnerie (4) prenne appui différemment sur lesdits rouleaux lors d'un effort exercé vers le bas sur ladite pièce. 3. Matrice de pliage (1) selon la revendication 2, dans laquelle un premier jeu de liaison pivot (11, 12) est mis en oeuvre à une première hauteur et un second jeu de liaison pivot (14, 15) est mis en oeuvre à une seconde hauteur, sur les supports principaux (2, 3). 4. Matrice de pliage (1) selon la revendication 3, dans laquelle les supports principaux (2, 3) comprennent des premiers moyens de fixation (18) sur leurs côtés inférieurs (16) et des seconds moyens de fixation (17, 20) sur leurs côtés supérieurs (13), configurés pour assembler lesdits supports sur une machine de pliage, selon deux sens opposés permettant d'intervertir la position des deux jeux de liaison pivot (11, 12, 14, 15). 5. Matrice de pliage (1) selon l'une des revendication 1 à 4, laquelle comprend au moins un support intermédiaire (9) configuré pour être positionné entre les deux supports principaux (2, 3), en-dessous des deux rouleaux (5, 6), ledit au moins un support 3032367 11 intermédiaire comprenant sur son côté supérieur (9a) deux cavités (21, 22) semicylindriques configurées pour réceptionner en appui les deux rouleaux montés en liaison pivot (11, 12, 14, 15) vis-à-vis des deux supports principaux (2, 3). 6. Matrice de pliage (1) selon la revendication 5, dans laquelle l'au moins un support 5 intermédiaire (9) comprend sur son côté supérieur, une encoche (10) configurée entre les deux cavités (21, 22) pour recevoir la pièce de chaudronnerie (4) durant son pliage. 7. Matrice de pliage (1) selon la revendication 6, dans laquelle l'encoche (10) présente la forme d'un vé. 10 8. Matrice de pliage (1) selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle les moyens de liaison pivot sont mis en oeuvre par d'alésages (11, 12, 14, 15) sur les supports principaux (2, 3) configurés pour recevoir directement en liaison pivot, chacun, une portion (5a, 5b, 6a, 6b) de rouleau (5, 6). 9. Matrice de pliage (1) selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle les moyens 15 de liaison pivot sont mis en oeuvre par des paliers de roulement agencés sur les supports principaux (2, 3) et configurés pour recevoir chacun une portion (5a, 5b, 6a, 6b) de rouleau (5, 6). 10. Matrice de pliage (1) selon la revendication 1, laquelle comprend une semelle formant un élément monobloc avec les deux supports principaux (2, 3), de moyens 20 de fixation étant mis en oeuvre sur la semelle pour assembler l'ensemble monobloc sur la machine de pliage.