Brevet FR3164641A1 — publié le 20260123

L’invention porte sur un dispositif de poinçonnage (1) d’une plaque comprenant un bâti (2) comportant un bloc inférieur (3), un bloc supérieur (4) et des moyens de guidage du bloc supérieur (4) par rapport au bloc inférieur (3) selon une direction verticale (Z), le bloc inférieur (3) comprenant une matrice (M) destinée à coopérer avec un poinçon (10) situé sur le bloc supérieur (4) pour poinçonner la plaque. Selon l’invention, le poinçon (10) comprend un porte plaquette (12) et une plaquette de poinçonnage (13), la plaquette de poinçonnage (13) comprenant une surface coupante (14) apte à poinçonner la plaque et la plaquette de poinçonnage (13) étant montée amovible sur le porte plaquette (12). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif de poinçonnage La présente invention concerne le domaine technique des dispositifs de poinçonnage d’une plaque. L’opération de poinçonnage est très répandue en industrie et particulièrement en industrie automobile grâce à la possibilité d’opérations avec une cadence élevée et à un coût très raisonnable. Le procédé de poinçonnage consiste à découper dans une plaque une forme pleine à l'aide d'un poinçon et d'une matrice. Le poinçon exerce une force supérieure à la résistance de la plaque. Dans le domaine ci-dessus, il est connu des machines de production munies d’un système intégré de poinçonnage comprenant un poinçon fixé par différents moyens à une partie supérieure du système de poinçonnage. Les plaques poinçonnées obtenues sont ensuite traitées selon diverses opérations. Par exemple, pour la production d’électrodes pour former une batterie, les plaques poinçonnées sont ensuite découpées puis empilées. Différents matériaux formant les plaques ou bandes peuvent être utilisés. L’opération de poinçonnage nécessite un changement régulier du poinçon et de la matrice associée. Et, le remplacement de ces outils entraîne l’arrêt total de la machine de production pendant de nombreuses minutes impactant la rentabilité de la chaine de production. De plus, l’entretien par affutage nécessite plusieurs étapes pour chacun des outils concernés (poinçon ou matrice) telles que le démontage de l’outil, le nettoyage, l’inspection, l’affûtage, le contrôle qualité et le montage. Toutes ces étapes entrainent un coût élevé et la remise à neuf des outils concernés peut devenir moins rentable que l’achat d’outils neufs. Ainsi, pour réparer ou changer le poinçon ou la matrice, la machine de production doit être arrêtée complétement pour que les pièces soient démontées ou que toutes les fournitures soient remplacées. Cela nécessite le transport de blocs complets de la ligne de production et donc la mobilisation d’un grand nombre d’intervenants, à savoir le personnel de production, de maintenance, de logistique et d’administratif, mais également une perte de temps. Dans certains domaines et notamment celui des poinçonnages de plaques pour produire des électrodes d’une batterie, la machine de production intégrant une unité de poinçonnage est installée dans une salle blanche. Or une salle blanche nécessite une restriction du nombre d’opérations manuelles. De plus, les outils dédiés à la fabrication des électrodes doivent être nettoyés à l’abri des poussières et des impuretés. Afin de pallier ces inconvénients, la présente invention propose une nouvelle conception du dispositif de poinçonnage notamment en le dissociant de la machine de production et en facilitant l’accès aux outils concernés, limitant ainsi le temps d’arrêt de la ligne de production grâce à un changement très rapide des parties coupantes sans avoir à démonter le dispositif du poinçonnage en entier. L’invention concerne un dispositif de poinçonnage d’une plaque comprenant un bâti comportant un bloc inférieur, un bloc supérieur et des moyens de guidage du bloc supérieur par rapport au bloc inférieur selon une direction verticale, le bloc inférieur comprenant une matrice destinée à coopérer avec un poinçon situé sur le bloc supérieur pour poinçonner la plaque. Selon l’invention, le poinçon comprend un porte plaquette et une plaquette de poinçonnage, la plaquette de poinçonnage comprenant une surface coupante apte à poinçonner la plaque et la plaquette de poinçonnage étant montée amovible sur le porte plaquette. Ainsi le changement des parties actives du dispositif de poinçonnage, à savoir au moins la plaquette de poinçonnage du poinçon sont facilement et rapidement changeables. Avantageusement, la mise en œuvre d’une plaquette de poinçonnage amovible permet de pouvoir l’affuter, la réparer ou la changer rapidement et proprement. Le démontage est ciblé et rapide limitant ainsi l’impact de l’environnement sur le système, à savoir le déplacement de la poussière ou encore l’oxydation de la surface coupante. Le dispositif de poinçonnage respecte ainsi les conditions d’une salle blanche. Le dispositif de poinçonnage selon l’invention peut avantageusement poinçonner différents types de matériau ou d’épaisseur en changeant simplement la surface coupante du poinçon, à savoir en changeant très simplement la plaquette de poinçonnage. Le dispositif de poinçonnage selon l’invention a l’avantage de présenter un design très compact et robuste compatible avec des changements et un réglage des outils rapides et efficaces. Le dispositif de poinçonnage selon l’invention comprend un bâti qui est intégrable à une chaîne de production permettant ainsi de dissocier le dispositif de poinçonnage de la machine de production. Ainsi, des opérations de manutention peuvent avoir lieu sur le dispositif de poinçonnage indépendamment d’un arrêt de toute la ligne de production, l’unité de poinçonnage peut en effet s’installer et se désinstaller très rapidement parfois en moins d’une minute. De plus, placer le dispositif de poinçonnage extérieur à la ligne de production permet de le démonter et le monter très rapidement. Le dispositif de poinçonnage selon l’invention est indépendant et peut s’intégrer dans une ligne de production sans modification au préalable et permet de fournir une haute qualité de poinçonnage dans le temps tout en apportant un gain important en temps de rechange. Les outils concernés peuvent être entretenus de manière plus simple et donc plus régulière augmentant ainsi leur durée de vie. Selon une autre caractéristique de l’invention, le bloc supérieur comprend un porte poinçon et le poinçon est monté amovible sur le porte poinçon. La mise en œuvre d’un porte poinçon permet d’ajouter un élément de liaison fixe dans le dispositif de poinçonnage afin d’atteindre plus facilement le poinçon pour le monter ou le retirer. Et de manière encore plus simple, seule la plaquette de poinçonnage peut être retirée du dispositif de poinçonnage. Selon encore une autre caractéristique de l’invention, la matrice comprend une plaquette de matriçage montée amovible sur un porte plaquette de matriçage fixé sur le bloc inférieur. La mise en œuvre d’un porte plaquette de matriçage permet d’ajouter un élément de liaison fixe dans le dispositif de poinçonnage afin d’atteindre plus facilement la plaquette de matriçage pour la monter ou la retirer. La plaquette de matriçage comprend une ouverture apte à collaborer avec une plaquette de poinçonnage pour effectuer le poinçonnage. La mise en œuvre d’une matrice amovible permet également de pouvoir paramétrer et contrôler le jeu entre le poinçon et la matrice de manière à respecter systématiquement la distance entre les deux éléments, à savoir l’écartement entre le poinçon et la matrice. Plus particulièrement, la mise en œuvre d’une plaquette de matriçage amovible permet également de pouvoir paramétrer et contrôler le jeu entre la plaquette de poinçonnage et la plaquette de matriçage de manière à respecter systématiquement la distance entre les deux éléments, à savoir l’écartement entre la plaquette de poinçonnage et la plaquette de matriçage. Selon une caractéristique de l’invention, le poinçon comprend une rainure adaptée pour accueillir au moins en partie un élément de butée, l’élément de butée étant monté de manière amovible sur le bloc supérieur. D’autres moyens de fixations pour maintenir le poinçon sur le bloc supérieur sont possibles dans le cadre de l’invention. Selon une caractéristique de l’invention, le poinçon comprend également une surface de guidage, la surface de guidage et la surface coupante étant aptes à coopérer avec la matrice. Avantageusement, la surface de guidage permet de s’assurer du bon positionnement du poinçon qui pénètre la matrice lors de la découpe. Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif de poinçonnage comprend en outre un serre flan relié au bloc supérieur par au moins une colonne de rappel permettant un mouvement de translation selon la direction verticale du serre flan par rapport au bloc supérieur. Le serre flan permet de guider et de maintenir la plaque à poinçonner pendant l’opération de poinçonnage. La mise en œuvre d’une colonne de rappel permet d’assurer un mouvement indépendant du serre flan par rapport au porte poinçon portant la poinçon et ainsi d’améliorer le maintien de la plaque pendant l’opération de poinçonnage. Selon une forme de réalisation de l’invention, les moyens de guidage comprennent deux colonnes de guidage montées entre le bloc inférieur et le bloc supérieur, les colonnes de guidage étant aptes à entrainer un mouvement de translation selon la direction verticale du bloc supérieur par rapport au bloc inférieur. Les colonnes de guidage assurent le positionnement précis du bloc supérieur sur le bloc inférieur. Les colonnes de guidage contribuent à maintenir la stabilité, la précision et la durabilité de l'ensemble du dispositif de poinçonnage. Différents types de colonnes de guidage sont disponibles pour répondre aux exigences spécifiques du dimensionnement de l’invention. Avantageusement, les colonnes de guidage sont entrainées par une interface de guidage montée sur le bloc supérieur. Une unité de commande peut ainsi programmer et commander le guidage du bloc supérieur vers le bloc inférieur via l’interface de guidage, contrôlant ainsi l’opération de poinçonnage. Selon une forme de réalisation de l’invention, le bloc supérieur comporte au moins une butée de fin de course s’étendant vers le bloc inférieur. Une telle butée de fin de course permet de sécuriser la descente du bloc supérieur en la limitant. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où : FIG. 1 est une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un dispositif de poinçonnage selon l’invention, FIG. 2 est une vue en demi-coupe selon le plan de coupe (A,A) de la FIG. 1 , FIG. 3 est une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un poinçon d’un dispositif de poinçonnage selon l’invention, FIG. 4 est une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un porte matrice portant une matrice d’un dispositif de poinçonnage selon l’invention, et FIG. 5 est une vue en perspective d’un détail d’un bloc supérieur d’un dispositif de poinçonnage selon l’invention avec transparence d’un porte poinçon. Il est à noter que sur ces figures les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références. L’invention vise à proposer un système de poinçonnage d’une plaque avec au moins un des outils amovibles. A ces fins, un dispositif de poinçonnage désigné par la référence 1 tel qu’illustré aux figures 1 et 2 comprend un bâti 2 comprenant un bloc inférieur 3 et un bloc supérieur 4. Le bâti 2 peut être fixé de manière amovible à une machine d’opération (non représentée) comprenant d’autres unité d’opérations, par exemple aux moyens d’au moins une vis d’ancrage 5 telle qu’elle apparait à la FIG. 2 . D’autres moyens de fixation du bâti 2 à une machine d’opération sont compatibles dans le cadre de l’invention. Le dispositif de poinçonnage 1 comprend également des moyens de guidage afin d’initier une translation du bloc supérieur 4 par rapport au bloc inférieur 3 selon une direction verticale Z définie selon le plan orthogonal X,Y,Z du bâti 2. Les termes « inférieur » et « supérieur » sont relatifs au plan orthogonal X,Y,Z tel qu’il apparait sur la FIG. 1 . Selon la forme de réalisation illustrée, le dispositif de poinçonnage 1 comprend quatre colonnes de guidage 6 montées entre le bloc inférieur 3 et le boc supérieur 4. Les colonnes de guidage 6 permettent ainsi un déplacement vertical du bloc supérieur 4 par rapport au bloc inférieur 3. Selon une forme de réalisation de l’invention, les colonnes de guidage 6 sont commandées par une unité de commande non représentée et entrainées via une interface de guidage 7 apte à un mouvement de translation selon la direction verticale Z. Une telle unité de commande peut également commander l’avancement de la plaque dans le dispositif de poinçonnage 1. D’autres moyens de guidage du bloc supérieur 4 par rapport au bloc inférieur 3 sont compatibles dans le cadre de l’invention. Selon la forme de réalisation illustrée, le bloc supérieur 4 comprend également une butée de fin de course 8 qui s’étend depuis le bloc supérieure 4 vers le bloc inférieur 3. La hauteur de la butée de fin de course 8 est définie de manière à fixer une valeur de descente maximale du bloc supérieur 4 vers le bloc inférieur 3. La translation du bloc supérieur 4 permet d’effectuer un poinçonnage d’une plaque (non représentée). Pour ce faire, le dispositif de poinçonnage 1 selon l’invention comprend un poinçon 10 apte à collaborer avec une matrice M et plus particulièrement une plaquette de matriçage 11. Selon la forme de réalisation illustrée notamment à la FIG. 3 , un poinçon 10 comprend un porte plaquette 12 muni d’une plaquette de poinçonnage 13. Une telle plaquette de poinçonnage 13 comprend une surface coupante 14 apte à découper la plaque. La surface coupante 14 comprend des bords coupants aptes à découper la plaque et définissant ainsi une forme de poinçonnage. Selon la forme de réalisation illustrée, la surface coupante 14 confère au poinçon 10 une forme triangulaire avec un sommet arrondi. Cette forme particulière est au moins retrouvée dans l’ouverture 17 d’une plaquette de matriçage 11 compatible. La plaquette de poinçonnage 13 est montée sur le porte plaquette 12 de manière amovible, par exemple aux moyens d’une vis. Ainsi plusieurs plaquettes de poinçonnage 13 sont compatibles avec un même porte plaquette 12. Selon cette forme de réalisation illustrée, le poinçon 10 comprend également une surface de guidage 15 formée en partie par le porte plaquette 12 qui s’étend depuis la surface coupante 14. La surface de guidage 15 comprend un bord rectiligne 16 et est destinée à pénétrer en premier dans la plaquette de matriçage 11 afin de s’assurer du bon placement de la plaque à poinçonner. Une matrice M compatible avec le poinçon 10 de la FIG. 3 est illustrée à la FIG. 4 . La matrice M comprend donc une plaquette de matriçage 11 munie d’une ouverture 17 apte à recevoir le poinçon 10 et plus particulièrement la surface de guidage 15 et la surface coupante 14 de la plaquette de poinçonnage 13 dudit poinçon 10. Avantageusement, plusieurs formes de poinçon 10 et notamment de plaquette de poinçonnage 13 sont compatibles avec l’ouverture 17 d’une même plaquette de matriçage 11. Le poinçon 10 et plus particulièrement la plaquette de poinçonnage 13 est apte à collaborer avec la plaquette de matriçage 11 afin de poinçonner une plaque disposée entre le bloc inférieur 3 et le bloc supérieur 4. Selon la forme de réalisation illustrée, le bloc supérieur 4 comprend un porte poinçon 20 dans lequel loge le poinçon 10. Le poinçon 10 mais également la plaquette de poinçonnage 13 du poinçon 10 sont ainsi facilement démontables du dispositif de poinçonnage 1 selon l’invention. Selon la forme de réalisation illustrée, le porte poinçon 20 comprend un élément de butée 22 destiné à maintenir le poinçon 10 dans le porte poinçon 20. Pour ce faire, le poinçon 10 comprend une rainure 23 apte à recevoir au moins en partie l’élément de butée 22 de forme sensiblement parallélépipédique. D’autres formes de fixations compatibles pour assurer le maintien du poinçon 10 dans le porte poinçon 20 sont possibles dans le cadre de l’invention. Un tel agencement est visible notamment à la FIG. 5 . L’élément de butée 22 est monté de manière amovible sur le porte poinçon 20 (transparent sur la FIG. 5 ), par exemple au moyen d’une vis butée 24, afin de libérer facilement le poinçon 10. Le porte poinçon 20 est fixé sur la face inférieur du bloc supérieur 4 aux moyens de vis haute 25. Selon la forme de réalisation illustrée, le bloc inférieur 3 comprend un porte plaquette de matriçage 21 amovible dans lequel loge une plaquette de matriçage 11 formant ainsi la matrice M. Le porte plaquette de matriçage 21 est fixé sur la face supérieure du bloc inférieur 3 aux moyens de vis basse 26. Et la plaquette de matriçage 11 est montée sur la porte plaquette de matriçage 21 aux moyens de deux vis matrice 27. D’autres moyens de fixation amovibles sont compatibles dans le cadre de l’invention. Les deux éléments de la matrice M, à savoir la plaquette de matriçage 11 et le porte plaquette de matriçage 21 sont ainsi facilement démontables du dispositif de poinçonnage 1 selon l’invention. Selon la forme de réalisation illustrée, le bloc supérieur 4 comprend également un serre flan 30 visible notamment à la FIG. 5 . Le serre flan 30 est agencé de manière à pouvoir être traversé par le poinçon 10. Deux colonnes de rappel 31 relient le serre flan 30 au bloc supérieur 4. L’unité de commande peut également contrôler la position, la montée et la descente du serre flan 30 par rapport au bloc supérieur 4. Selon la forme de réalisation illustrée, le serre flan 30 comprend une découpe 31 en vis-à-vis de l’élément de butée 22 afin de faciliter l’accès à la vis butée 24. Pour utiliser un dispositif de poinçonnage 1 selon l’invention et tel qu’illustré aux figures 1 à 5, une plaque à poinçonner est placée sur la matrice M. Selon les propriétés de la plaque à poinçonner, telles que ses matériaux, son revêtement ou encore son épaisseur, une plaquette de poinçonnage 13 munie d’une surface coupante 14 adaptée est choisie et disposée sur un porte plaquette 12 formant ainsi le poinçon 10 qui est mis en place sur le porte poinçon 20. L’élément de butée 22 est disposé de manière à bloquer le mouvement du poinçon 10 dans le porte poinçon 20 puis fixé sur le porte poinçon 20 par la vis butée 24 de manière à sécuriser le maintien du poinçon 10. La plaquette de matriçage 11 choisie pour collaborer avec la plaquette de poinçonnage 13 est mise en œuvre sur le porte plaquette de matriçage 21 et est fixée aux moyens des vis matrice 27. La plaque avance ensuite sur la plaquette de matriçage 11 selon une distance voulue pour effectuer le poinçonnage à un endroit choisi de la plaque. Selon une forme de réalisation non illustrée, un dérouleur en ligne de production fait avancer la plaque à poinçonner. Une fois la plaque en place, les moyens de guidage, à savoir les quatre colonnes de guidage 5 selon l’exemple de réalisation illustrée, sont actionnés par exemple par une unité de commande via l’interface de guidage 7 de manière à descendre le bloc supérieur 4 vers le bloc inférieur 3 pour l’opération de poinçonnage. La surface de guidage 15 du poinçon 10 ajuste au besoin l’alignement de la plaque par rapport à l’ouverture 17 de la plaquette de matriçage 11. La plaque située alors entre la surface tranchante 14 du poinçon 10 et l’ouverture 17 de la plaquette de matriçage 11 est poinçonnée. La plaque porte alors une forme triangulaire avec un sommet arrondi sur l’un de ses bords. La plaque poinçonnée peut ensuite être récupérée pour être dirigée puis traitée vers d’autres unités d’opération telles qu’un dispositif de découpage. L’unité de commande actionne le dérouleur (ou le dérouleur s’actionne automatiquement) pour faire avancer la plaque entre le bloc inférieur 3 et le bloc supérieur 4 du dispositif de poinçonnage 1 permettant ainsi d’opérer des actions de poinçonnage à différents endroits de la même plaque. Bien entendu, diverses autres modifications peuvent être apportées à l’invention dans le cadre des revendications annexées. Dispositif de poinçonnage (1) d’une plaque comprenant un bâti (2) comportant un bloc inférieur (3), un bloc supérieur (4) et des moyens de guidage du bloc supérieur (4) par rapport au bloc inférieur (3) selon une direction verticale (Z), le bloc inférieur (3) comprenant une matrice (M) destinée à coopérer avec un poinçon (10) situé sur le bloc supérieur (4) pour poinçonner la plaque, caractérisé en ce que le poinçon (10) comprend un porte plaquette (12) et une plaquette de poinçonnage (13), la plaquette de poinçonnage (13) comprenant une surface coupante (14) apte à poinçonner la plaque et la plaquette de poinçonnage (13) étant montée amovible sur le porte plaquette (12). Dispositif de poinçonnage (1) selon la revendication précédente dans lequel le bloc supérieur (4) comprend un porte poinçon (20) et le poinçon (10) est monté amovible sur le porte poinçon (20). Dispositif de poinçonnage (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel la matrice (M) comprend une plaquette de matriçage (11) montée amovible sur un porte plaquette de matriçage (21) fixé sur le bloc inférieur (3). Dispositif de poinçonnage (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le poinçon (10) comprend une rainure (23) adaptée pour accueillir au moins en partie un élément de butée (22), l’élément de butée (22) étant monté de manière amovible sur le bloc supérieur (4). Dispositif de poinçonnage (1) selon la revendication précédente dans lequel le poinçon (10) comprend également une surface de guidage (15), la surface de guidage (15) et la surface coupante (14) étant aptes à coopérer avec la matrice (M). Dispositif de poinçonnage (1) selon l’une des revendications précédentes comprenant en outre un serre flan (30) relié au bloc supérieur (4) par au moins une colonne de rappel (31) permettant un mouvement de translation selon la direction verticale (Z) du serre flan (30) par rapport au bloc supérieur (4). Dispositif de poinçonnage (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel les moyens de guidage comprennent deux colonnes de guidage (6) montées entre le bloc inférieur (3) et le bloc supérieur (4), les colonnes de guidage (6) étant aptes à entrainer un mouvement de translation selon la direction verticale (Z) du bloc supérieur (4) par rapport au bloc inférieur (3). Dispositif de poinçonnage (1) selon la revendication précédente dans lequel les colonnes de guidage (6) sont entrainées par une interface de guidage (7) montée sur le bloc supérieur (4). Dispositif de poinçonnage (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le bloc supérieur (4) comporte au moins une butée de fin de course (13) s’étendant vers le bloc inférieur (3).