Brevet FR3159755A1 — publié le 20250905

PRESSE D’EMBOUTISSAGE ÉQUIPÉE D’UN SYSTÈME DE CONVOYAGE ENTRAÎNÉ PAR UN FLUIDE RECYCLÉ La présente invention concerne une presse d’emboutissage (2) de tôle (10) comprenant : - un bâti supérieur (12), mobile verticalement par rapport à un châssis (4) fixe, et à un bâti inférieur (6) ; - un système d’amortissement (8) de mouvement du bâti supérieur, comportant des cylindres d'équilibrage (14) reliés audit bâti supérieur et connectés fluidiquement à un réservoir de fluide (16) pour équilibrer la pression au sein desdits cylindres d'équilibrage ; remarquable en ce que ladite presse d’emboutissage comprend, en outre : - un système de convoyeur (18) comportant une bande transporteuse (20) pour la tôle emboutie, et un arbre de transmission pourvu d’une turbine (22) configurée pour mettre en rotation ledit arbre de transmission, par l’action d’un fluide comprimé provenant du réservoir de fluide, de manière à mettre en mouvement la bande transporteuse. (Figure à publier avec l'abrégé : Figure 1) PRESSE D’EMBOUTISSAGE ÉQUIPÉE D’UN SYSTÈME DE CONVOYAGE ENTRAÎNÉ PAR UN FLUIDE RECYCLÉ L'invention a trait au domaine de l'emboutissage, et plus particulièrement au domaine de presses d'emboutissage de tôle pour véhicules automobiles. Dans l'industrie de la fabrication de pièces métalliques des véhicules automobiles, il est courant d'utiliser des lignes de presses d’emboutissage progressives pour façonner les pièces en plusieurs étapes, où chaque presse effectue une opération spécifique sur la même pièce, qui est transférée d’une presse à l’autre à l’aide de robots inter-presses. Dans ce processus, les bandes transporteuses jouent un rôle important en transportant et en évacuant les pièces finies, par exemple, vers des zones d'empilage. Les solutions existantes d’alimentation des bandes transporteuses reposent souvent sur des moteurs électriques indépendants, des systèmes hydrauliques ou des sources d’énergie externes. Cela entraîne une augmentation de la consommation d’électricité et une dépendance accrue aux ressources externes, avec des limitations en termes de disponibilité et de capacité. Ces facteurs peuvent affecter l’efficacité énergétique globale du processus d'emboutissage et avoir un impact négatif sur l’environnement, surtout si celles-ci utilisent des combustibles fossiles ou de l’électricité non renouvelable. Le document de brevet publié EP 1 882 534 A1 divulgue une presse équipée d'un système d'amortissement de filière qui comprend un patin amortisseur et des vérins hydrauliques pilotés par des moteurs électriques, ladite presse est apte à convertir, à travers les moteurs électriques, l'énergie hydraulique produite lors de l'amortissement de la filière en énergie électrique nécessaire à l’action d’amortissement de filière. Cependant, la solution divulguée par le document permet d’optimiser l’énergie de commande des vérins hydrauliques, mais ne permet pas, par exemple, d’alimenter le mouvement d’une bande transporteuse d’un convoyeur de tôle emboutie. La présente invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de proposer une solution simple, performante et économique permettant d’optimiser le rendement énergétique des presses d’emboutissage. À cet effet, l’invention a pour objet une presse d’emboutissage de tôle comprenant : - un châssis, principal et immobile ; - un bâti inférieur, fixe avec le châssis ; - un bâti supérieur, mobile verticalement par rapport au châssis et au bâti inférieur ; - un système d’amortissement de mouvement du bâti supérieur, comportant des cylindres d'équilibrage reliés audit bâti supérieur et connectés fluidiquement à un réservoir de fluide pour équilibrer la pression au sein desdits cylindres d'équilibrage ; remarquable en ce que ladite presse d’emboutissage comprend, en outre : - un système de convoyeur comportant une bande transporteuse pour la tôle emboutie, et des moyens de rotation de ladite bande transporteuse comprenant un arbre de transmission pourvu d’une turbine configurée pour mettre en rotation ledit arbre de transmission, par l’action d’un fluide comprimé provenant du réservoir de fluide, de manière à mettre en mouvement la bande transporteuse. Avantageusement, le système de convoyeur est disposé sur un sol de la presse d’emboutissage, ou fixé au châssis de ladite presse. Selon un mode de réalisation, les moyens de rotation de la bande transporteuse comprennent, en outre, un moteur électrique, et l’arbre de transmission comprend un rotor de générateur électrique apte à convertir la rotation de la turbine en énergie électrique, de manière à alimenter ledit moteur électrique. Selon un mode de réalisation, le réservoir de fluide, les cylindres d'équilibrage et la turbine, forment un circuit fermé de recyclage du fluide comprimé, où ledit fluide comprimé est configuré pour circuler en boucle fermée suivant chaque cycle d’emboutissage de ladite pesse d’emboutissage. Selon un mode de réalisation, le circuit fermé de recyclage du fluide comprimé comprend un conduit de départ de fluide s’étendant depuis le réservoir vers la turbine, et un conduit de sortie de fluide s’étendant depuis ladite turbine vers ledit réservoir de fluide. Selon un mode de réalisation, chacun des conduits de départ et de sortie de fluide est pourvu d’une vanne unidirectionnelle à commande électrique. Selon un mode de réalisation, la presse d’emboutissage comprenant, en outre, une unité de contrôle et de commande configurée pour piloter la vanne unidirectionnelle, en fonction d’un seuil de pression du fluide dans le réservoir de fluide. Selon un mode de réalisation, le fluide comprimé correspond à de l’air comprimé. L’invention concerne également un procédé d’emboutissage de tôle réalisé par une presse d’emboutissage selon l’invention, et comprenant les étapes suivantes : - descente verticale du bâti supérieur vers le bâti inférieur pour emboutir la tôle ; - compression du fluide des cylindres d'équilibrage pour maintenir une charge équilibrée et une pression essentiellement constante sur la tôle ; - circulation du fluide comprimé depuis le cylindre d’équilibrage correspondant vers le réservoir de fluide ; - circulation du fluide comprimé depuis le réservoir de fluide vers la turbine ; - génération d’un mouvement de rotation de l’arbre de transmission, entraînant la mise en mouvement de la bande transporteuse du système de convoyeur. Selon un mode de réalisation, l’étape de circulation du fluide comprimé depuis le réservoir de fluide vers la turbine, est conditionnée par une mesure de la pression du fluide dans ledit réservoir de fluide, suivie d’une activation de la circulation du fluide comprimé au moyen d’une vanne unidirectionnelle à commande électrique, lorsque la pression mesurée est supérieure ou égale à un seuil prédéterminé. Selon un mode de réalisation, ledit procédé comprenant, en outre, une étape de remontée verticale du bâti supérieur, suivie d’un retour du fluide vers le réservoir de fluide, juste après le passage dudit fluide par la turbine. Les mesures de l’invention sont avantageuses en ce que le circuit fermé de recyclage du fluide comprimé formé par le réservoir de fluide, les cylindres d'équilibrage et la turbine, permet d’optimiser le rendement énergétique et l'efficacité opérationnelle de la presse d’emboutissage. En effet, la mise en mouvement de la bande transporteuse par l’action du fluide comprimé provenant du réservoir de fluide permet de réduire la dépendance du système de convoyeur à l’égard des sources d’énergie externes. FIG. 1 représente une vue en perspective d’une presse d’emboutissage de tôle selon l’invention, comprenant un système de convoyeur alimenté à partir du système d’amortissement de mouvement du bâti supérieur ; FIG. 2 représente une vue schématique de la presse d’emboutissage de la FIG. 1 . Description détaillée La FIG. 1 représente une vue en perspective d’une presse d’emboutissage 2 de tôle 10 selon l’invention. La presse 2 comprend un châssis principal fixe 4 avec un bâti inférieur 6 sur lequel est déposée la tôle 10 à emboutir, et comprend également un bâti supérieur 12 mobile verticalement (suivant l’axe Z) par rapport au châssis 4 et au bâti inférieur 6. Il est généralement fait référence à une fermeture ou une ouverture de la presse d’emboutissage 2 quand le bâti supérieur 12 est, respectivement, dans une position basse ou haute par rapport au bâti inférieur 6. La presse 2 est également dotée d’un système d’amortissement 8 de mouvement du bâti supérieur 12, comportant des cylindres d'équilibrage 14, généralement désignés par : équilibreurs 14, reliés audit bâti supérieur 12 et connectés fluidiquement à un réservoir de fluide 16 pour équilibrer la pression au sein desdits équilibreurs 14, afin de maintenir une pression constante dans ces derniers et ainsi maintenir la stabilité de la presse 2, même en présence d’une charge inégale lors de l’opération d’emboutissage. En effet, pendant l’opération d'emboutissage, lorsque la presse se ferme, le fluide à l'intérieur de l’équilibreur 14 est comprimé, ce qui entraîne une augmentation de la pression. Pour éviter les déséquilibres de la presse dus à la surpression, le fluide sous pression est directement acheminé vers le réservoir 16 pour s'accumuler et aider à maintenir une pression sensiblement constante à l'intérieur de chaque équilibreur 14. Préférentiellement, le réservoir de fluide 16 comprend une capacité totale d’accumulation du fluide comprise entre 5 dm3 et 50 dm3. Avantageusement, la presse 2 comprend, en outre, un système de convoyeur 18 comportant une bande transporteuse 20 pour la tôle 10 emboutie, ledit système 18 pouvant être disposé sur un sol 3 de la presse d’emboutissage 2 (tel qu’illustré), ou fixé au châssis 4 de ladite presse 2. En fin de cycle d’emboutissage (après la réouverture de la presse 2), un robot (non représenté) assure le déchargement de la presse 2, en déplaçant la tôle 10 emboutie, depuis le bâti inférieur 6 pour être déposée sur la bande transporteuse 20. Avantageusement, la présente invention propose l’utilisation du fluide comprimé pour actionner le mouvement de bande transporteuse 20, ce qui permet d'exploiter cette énergie auparavant gaspillée. Pour ce faire, le système de convoyeur 18 est équipé de moyens de rotation (illustrés à la FIG. 2 ) permettant de faire tourner la bande transporteuse 20. Ces dispositifs comprennent un arbre de transmission équipé d’une turbine 22 (carénée) conçue pour faire tourner ledit arbre de transmission, grâce à l’action du fluide comprimé provenant du réservoir de fluide 16. De préférence, la presse 2 comprend un circuit fluidique fermé 24 comprenant le réservoir de fluide 16, les équilibreurs 14 et la turbine 22. Ce circuit 24 permet d’assurer le recyclage du fluide comprimé provenant des équilibreurs 14 lors de la fermeture de la presse 2, où ledit fluide comprimé est configuré pour circuler en boucle fermée suivant chaque cycle d’emboutissage. Le circuit fermé 24 comprend un conduit d’acheminement 26 du fluide comprimé depuis chacun des équilibreurs 14 vers le réservoir 16 et vice-versa, et comprend aussi un conduit de départ 28 de fluide s’étendant depuis ledit réservoir 16 vers la turbine 22, et un conduit de sortie 30 de fluide s’étendant depuis ladite turbine 22 vers ledit réservoir 16. Le conduit d’acheminement 26 assure préférentiellement des mouvements de va-et-vient du fluide depuis et vers l’équilibreur 14 correspondant. Dans cette configuration, le circuit fermé 24 permet de profiter de l’énergie mécanique de déplacement du fluide sous pression, pour mettre en mouvement la bande transporteuse. Préférentiellement, chacun des conduits de départ 28 et de sortie 30 de fluide est pourvu d’une vanne unidirectionnelle 32 à commande électrique apte à être pilotée par une unité de contrôle et de commande (non illustrée) correspondant préférentiellement à un automate programmable industriel « PLC », pouvant également gérer le pilotage des mouvements automatisés du bâti supérieur 12. Le pilotage de vanne unidirectionnelle 32 agencée au niveau du conduit de départ 28, est préférentiellement conditionné par une mesure de la pression du fluide dans le réservoir 16, afin de permettre la circulation du fluide vers la turbine 22 qu’à partir d’une pression supérieure ou égale à un seuil prédéterminé. Cela permet d’optimiser la circulation du fluide vers la turbine 22 afin de garantir un effort mécanique de rotation qui soit optimal pour l’alimentation de la bande transporteuse 20. La FIG. 2 représente une vue schématique de la presse d’emboutissage 2 de la FIG. 1 . Les flèches dessinées sur les différents conduits 26, 28, 30 représentent le sens de circulation du fluide dans le circuit fermé 24, notamment lors de la fermeture de la presse 2. Le fluide comprimé peut correspondre à de l’air ou de l’huile, et correspond plus préférentiellement à de l’air comprimé. Avantageusement, la circulation du fluide comprimé vers la turbine 22 permet la génération d’un mouvement de rotation de l’arbre de transmission 34 (illustré en pointillés), entraînant la mise en mouvement de la bande transporteuse 20 du système de convoyeur 18. La turbine 22 comprend préférentiellement des aubes s’étendant radialement sur au moins 50 mm et sur au plus 200 mm, et préférentiellement sur environ 100 mm. Dans cette configuration, l’arbre de transmission 34 peut comprendre une liaison mécanique directe avec la bande 20, entraînant ainsi cette dernière mécaniquement grâce à la rotation de l’arbre 34. Préférentiellement, l’arbre de transmission 34 est relié à un rotor de générateur électrique (non illustré) permettant de générer de l’énergie électrique pour alimenter un moteur électrique M du système de convoyeur 18. La rotation de la turbine 22 peut permettre un fonctionnement en complément de la bande transporteuse 20, réduisant ainsi la consommation d'énergie, ou fonctionner de manière autonome sans nécessiter d'alimentation externe (sans avoir recours au moteur électrique M). En fin de cycle d’emboutissage, la remontée verticale du bâti supérieur 12 vers sa position initiale est suivie d’un retour du fluide vers le réservoir 16, juste après le passage dudit fluide par la turbine 22. Ainsi, le réservoir 16 sert de réserve de fluide comprimé, prêt à être réutilisé lors du prochain cycle d'emboutissage. Cette configuration garantit une utilisation efficace et continue du fluide comprimé, permettant la propulsion constante de la bande transporteuse 20 sans nécessiter une énergie électrique supplémentaire. En outre, elle maintient une pression du fluide comprimé suffisamment élevée pour faciliter la remontée de la presse 2 pendant son cycle de travail, ce qui permet de minimiser la consommation d'énergie par le moteur de la presse 2. L’unité de contrôle et de commande, permet de superviser et assurer le fonctionnement efficace de l'ensemble du système de convoyeur 18, notamment en recueillant des données pertinentes qui fournissent des informations sur les performances du générateur électrique, la pression du fluide comprimé et d'autres paramètres clés afin d'effectuer une analyse détaillée du fonctionnement de l'invention, ce qui facilite la détection précoce des problèmes potentiels ou des écarts de performance pour prendre des mesures correctives en temps voulu, et fournit des informations pour la maintenance préventive. Pour ce faire, un logiciel de contrôle et des algorithmes d'analyse en temps réel sont préférentiellement utilisés par l’unité de contrôle et de commande. Avantageusement, le procédé d’emboutissage de l'invention exploite l'augmentation de la pression pneumatique pendant le cycle d’emboutissage de la presse 2 pour capturer et utiliser efficacement l'énergie générée. A cette fin, le fluide comprimé est dirigé vers le générateur électrique, qui convertit l'énergie pneumatique en mouvement de rotation de l’arbre de transmission 34 pour entraîner la bande transporteuse 20. Ainsi, la présente invention offre une solution efficace, fiable et sûre pour exploiter l'énergie pneumatique générée dans les équilibreurs 14. Presse d’emboutissage (2) de tôle (10) comprenant : - un châssis (4), principal et immobile ; - un bâti inférieur (6), fixe avec le châssis (4) ; - un bâti supérieur (12), mobile verticalement par rapport au châssis (4) et au bâti inférieur (6) ; - un système d’amortissement (8) de mouvement du bâti supérieur (12), comportant des cylindres d'équilibrage (14) reliés audit bâti supérieur (12) et connectés fluidiquement à un réservoir de fluide (16) pour équilibrer la pression au sein desdits cylindres d'équilibrage (14) ; caractérisée en ce que ladite presse d’emboutissage (2) comprend, en outre : - un système de convoyeur (18) comportant une bande transporteuse (20) pour la tôle (10) emboutie, et des moyens de rotation de ladite bande transporteuse (20) comprenant un arbre de transmission (34) pourvu d’une turbine (22) configurée pour mettre en rotation ledit arbre de transmission (34), par l’action d’un fluide comprimé provenant du réservoir de fluide (16), de manière à mettre en mouvement la bande transporteuse (20). Presse d’emboutissage (2) selon la revendication 1, dans laquelle les moyens de rotation de la bande transporteuse (20) comprennent, en outre, un moteur électrique (M), et l’arbre de transmission (34) comprend un rotor de générateur électrique apte à convertir la rotation de la turbine (22) en énergie électrique, de manière à alimenter ledit moteur électrique (M). Presse d’emboutissage (2) selon l’une des revendications 1 et 2, dans laquelle le réservoir de fluide (16), les cylindres d'équilibrage (14) et la turbine (22), forment un circuit fermé (24) de recyclage du fluide comprimé, où ledit fluide comprimé est configuré pour circuler en boucle fermée suivant chaque cycle d’emboutissage de ladite pesse d’emboutissage (2). Presse d’emboutissage (2) selon la revendication 3, dans laquelle le circuit fermé (24) de recyclage du fluide comprimé comprend un conduit de départ (28) de fluide s’étendant depuis le réservoir (16) vers la turbine (22), et un conduit de sortie (30) de fluide s’étendant depuis ladite turbine (22) vers ledit réservoir de fluide (16). Presse d’emboutissage (2) selon la revendication 4, dans laquelle chacun des conduits de départ (28) et de sortie (30) de fluide est pourvu d’une vanne unidirectionnelle (32) à commande électrique. Presse d’emboutissage (2) selon la revendication 5, comprenant, en outre, une unité de contrôle et de commande configurée pour piloter la vanne unidirectionnelle (32), en fonction d’un seuil de pression du fluide dans le réservoir de fluide (16). Presse d’emboutissage (2) selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle le fluide comprimé correspond à de l’air comprimé. Procédé d’emboutissage de tôle (10) réalisé par une presse d’emboutissage (2) selon l’une des revendications 1 à 7, et comprenant les étapes suivantes : - descente verticale du bâti supérieur (12) vers le bâti inférieur (6) pour emboutir la tôle (10) ; - compression du fluide des cylindres d'équilibrage (14) pour maintenir une charge équilibrée et une pression essentiellement constante sur la tôle (10) ; - circulation du fluide comprimé depuis le cylindre d’équilibrage (14) correspondant vers le réservoir de fluide (16) ; - circulation du fluide comprimé depuis le réservoir de fluide (16) vers la turbine (22) ; - génération d’un mouvement de rotation de l’arbre de transmission (34), entraînant la mise en mouvement de la bande transporteuse (20) du système de convoyeur (18). Procédé d’emboutissage selon la revendication 8, dans lequel l’étape de circulation du fluide comprimé depuis le réservoir de fluide (16) vers la turbine (22), est conditionnée par une mesure de la pression du fluide dans ledit réservoir de fluide (16), suivie d’une activation de la circulation du fluide comprimé au moyen d’une vanne unidirectionnelle (32) à commande électrique, lorsque la pression mesurée est supérieure ou égale à un seuil prédéterminé. Procédé d’emboutissage selon l’une des revendications 8 et 9, comprenant, en outre, une étape de remontée verticale du bâti supérieur (12), suivie d’un retour du fluide vers le réservoir de fluide (16), juste après le passage dudit fluide par la turbine (22).