BE1010313A3

BE1010313A3 - Amelioration au systeme de regulation de la force de serre-flan dans une presse.

Info

Publication number: BE1010313A3
Application number: BE9600485A
Authority: BE
Original assignee: S C Rech Et Dev Groupe Cockeri
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1998-06-02
Also published as: CA2224476C; DE69703964D1; JP4757892B2; WO1997046337A1; KR19990035990A; PT852523E; US6032506A; JP2008207251A; JP4190583B2; AU2945597A; BR9706599A; EP0852523B1; CA2224476A1; DE69703964T2; JPH11510435A; GR3035772T3; ES2156379T3; DK0852523T3; EP0852523A1; ATE198846T1

Abstract

Une presse à emboutir comprenant un système de régulation de la force de serre-flan utilisant des vérins fluidiques de compensation (5,7). La variation de l'effort dans les zones de régulation de la pression de serre-flan est ainsi compensée de manière à maintenir dans la zone du serre-flan conventionnel une pression prédéterminée constante. Selon certaines variantes, grâce à la présente invention, cette pression dans la zone de serre-flan conventionnel pourra être rendue également variable.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  AMELIORATION AU SYSTEME DE REGULATION DE
LA FORCE DE SERRE-FLAN DANS UNE PRESSE La présente invention s'inscrit dans le domaine des outils d'emboutissage travaillant sur presse hydraulique ou mécanique. Elle concerne en particulier un système pour réguler la force de serre-flan dans une presse à emboutir. 



  Une presse à emboutir comprend essentiellement une table sur laquelle est fixée une matrice avec une empreinte dont le dessin est celui de la surface extérieure de la pièce à emboutir, un serre-flan servant à fixer le flan de tôle à emboutir et un poinçon fixé au coulisseau de la presse, ce poinçon ayant un dessin complémentaire de celui de l'empreinte de la matrice. 



  Lorsque le poinçon exerce une pression sur un flan placé sur la matrice, il déforme celui-ci dans l'intervalle entre la matrice et le poinçon. 



  Le serre-flan exerce une pression de serrage sur les faces du flan dans le but d'empêcher le plissement de la tôle suite à l'effet de rétreint. La pression de serrage exercée par le serre-flan peut en outre servir à créer une forte tension dans la jupe d'emboutis dans le cas d'emboutis coniques ou pour le calibrage par étirage sur poinçon par exemple. 



  Par le brevet européen nO 0475923 est connu un système permettant de faire varier rapidement la force de serre-flan et essentiellement de la réguler automatiquement sur base de paramètres significatifs du processus d'emboutissage. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



  Lorsque ce système est utilisé sur un coussin de presse hydraulique ou mécanique, la force du coussin est choisie supérieure à la force de serre-flan maximum exercée dans le cadre de la régulation et cette force est exercée contre des butées qui prennent appui sur la partie de l'outil reliée au coulisseau mobile de la presse. La force exercée par le coussin sert donc dans ce cas uniquement à fermer l'outillage, la pression effective de serre-flan étant exercée par de petits vérins placés dans l'outillage.

   En pratique industrielle, il y a cependant des cas où il n'est pas nécessaire d'utiliser le système de régulation de la force de serre-flan dans toute la zone du serre-flan : une pression de serre-flan constante peut être appliquée dans une zone importante du serre-flan, comme dans les outils conventionnels (cette zone étant dénommée ciaprès zone de serre-flan conventionnel), et une pression de serre-flan variable peut être appliquée dans une ou quelques zones spécifiques seulement, dénommées ci-après zones de régulation de la pression de serreflan. La présente invention répond à ces cas industriels. 



  Pour atteindre cet objectif, l'invention propose un système de régulation de la force de serre-flan selon lequel la variation de l'effort dans les zones de régulation de la pression de serre-flan est compensée de manière à maintenir dans la zone du serre-flan conventionnel une pression prédéterminée constante. Selon certaines variantes, grâce à la présente invention, cette pression dans la zone de serre-flan conventionnel pourra être rendue également variable. 



  Le système de régulation de la force serre-flan suivant l'invention est défini dans les revendications. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 L'invention et un exemple de mode de réalisation sont décrits plus en détails dans ce qui suit à l'aide des dessins joints. 



  La figure 1 représente une vue de face d'une presse à emboutir typique dans laquelle est incorporée l'invention, la presse étant ouverte, avant emboutissage. 



  La figure 2 représente la même presse fermée en fin d'emboutissage. 



  La figure 3 est un diagramme indiquant les forces intervenant dans le procédé suivant l'invention. 



  Les figures 4,5 et 6 illustrent des exemples de variantes de réalisation de l'invention. 



  Sur la figure 1, le chiffre de référence 1 désigne le coulisseau mobile d'une presse d'emboutissage, le chiffre 2 désigne la matrice fixée au coulisseau et qui présente en creux la forme de la pièce à emboutir, le chiffre 3 désigne le serre-flan et le chiffre 4 désigne une pièce porte serre-flan s'appuyant directement ou indirectement, par exemple à l'aide de colonnes 8 à travers la table 10, sur le coussin de la presse. Pour la facilité, cette pièce 4 sera désignée dans la suite par le   terme"coussin".   Dans ce montage, le poinçon 9 est fixe et repose sur la table de la presse 10, passe à travers l'ouverture du serre-flan 3. La tôle à emboutir est désignée par le chiffre 11.

   Sur la figure 2, la tôle 11 s'est transformée en pièce emboutie 11'suite au mouvement dans le sens de la flèche F du coulisseau 1 et la matrice 2 qui vient coiffer le poinçon 9. 



  Conformément à l'invention, des vérins de compensation 5 sont prévus, qui reposent directement ou indirectement sur le coussin de presse 4 et exercent leur effort sur le coulisseau 1. Les vérins de compensation préci- 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 tés sont des vérins compacts dont la course utile, en fonction du principe même de l'invention, est limitée à quelques millimètres, voire à quelques dixièmes de millimètres. Ces vérins de compensation sont répartis sur le pourtour du serre-flan, la répartition étant définie par des considérations d'encombrement ou de répartition des efforts. La fonction de ces vérins de compensation est de contrebalancer et le cas échéant de compenser les variations d'effort provenant des zones de régulation de pression de serre-flan.

   Ces vérins de compensation peuvent être connectés hydrauliquement tous ensemble ou cette connexion peut être réalisée par zones : on a alors différents groupes de vérins de compensation répartis à la périphérie du serre-flan en fonction de considérations de répartition de pression de serre-flan dans les zones de serre-flan conventionnel. 



  Lors du mouvement du coulisseau 1, il y a d'abord contact entre le coulisseau 1 et les vérins de compensation 5, puis immédiatement après le contact se fait entre la tôle 11 et la matrice 4, ce qui met en mouvement le coussin de la presse 4 qui se déplace en exer- çant un effort de résistance A. Dans le serre-flan 3 sont intégrées une ou plusieurs zones 6 où la pression de serre-flan peut être obtenue au moyen de petits vérins compacts 7 de faible course utile, connectés à une ou plusieurs servo-valves (selon qu'il y a une ou plusieurs zones de régulation de la pression de serreflan), comme décrit dans EP-B-0475923.

   La consigne de commande de ces servo-valves est soit prédéterminée avant l'emboutissage, soit générée à partir de paramètres significatifs du processus d'emboutissage comme des mesures de forces poinçon, des mesures de détection de plis, des mesures de mouvements de la tôle em- 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 boutie et ceci selon une logique de régulation de type PID par exemple. Autrement dit, la consigne de pression est évaluée à partir d'au moins un signal de mesure généré par au moins un capteur de mesure et représentant au moins un paramètre du processus d'emboutissage influencé par la force serre-flan, consigne évaluée selon un principe de régulation en boucle fermée de façon à contrôler la variation de ce paramètre d'une manière définie avant le processus d'emboutissage. 



  Dans les zones 6 précitées (délimitées par les traits d'axe sur la figure 1), la géométrie ou la construction du serre-flan peuvent être adaptées (l'épaisseur peut par exemple être réduite comme indiqué sur la figure 1), de façon à obtenir dans cette zone une bonne répartition de pression sur la tôle emboutie   11,   cette pression étant déterminée par les vérins 7, alors que dans les zones de serre-flan conventionnel, le serre-flan repose directement sur le coussin 4 qui lui transmet l'effort qui détermine la pression de serre-flan dans ces zones. 



  La pression développée dans les vérins de compensation 5 est générée par une ou plusieurs servo-valves selon qu'ils sont groupés en une ou plusieurs zones, ceci en fonction de nécessités de répartition de pression dans la zone de serre-flan conventionnel ; la consigne de pression donnée à cette ou à ces servo-valves est calculée de façon à compenser les variations de force générées dans les zones de régulation de la pression de serre-flan afin de maintenir la pression de serre-flan constante dans la zone de serre-flan conventionnel. 



  La figure 3 donne le schéma des forces résultantes en jeu au niveau du serre-flan. La force A développée par 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 le coussin de la presse 4, qui est constante ou quasi constante lors de l'emboutissage, est contrebalancée partiellement par deux forces antagonistes : la force B résultant des pressions dans la ou les zones de régulation de la pression de serre-flan et la force C résultant des différents vérins de compensation. La valeur résiduelle, différence entre la force A et la somme des forces B et C, s'applique donc sur la zone de serre-flan conventionnel.

   Pour obtenir une pression de serre-flan constante dans cette zone, il suffit que la somme des forces de compensation C et des résultantes B des forces dans les zones à serre-flan variable soit constante : la force appliquée sur la zone de serreflan conventionnel est la différence entre la force A exercée par le coussin de la presse et cette somme B+C. 



  La pression développée dans les vérins de compensation est générée par une ou plusieurs servo-valves selon qu'il y a une ou plusieurs zones de vérins de compensation ; la consigne de pression donnée à cette ou ces servo-valves est donc calculée par l'ordinateur, en fonction de la valeur totale des forces B, de manière que la valeur totale des forces de compensation C soit telle que la somme B+C soit constante. Lorsqu'il y a plusieurs zones de vérins de compensation, la pression peut être différente dans chaque zone, selon des considérations d'équilibrage de pression de serre-flan dans la zone de serre-flan conventionnel, mais la valeur totale des efforts de compensation C doit répondre au critère exposé ci-avant. 



  Dans une variante de réalisation, la force de compensation C peut être définie de façon telle que la somme B+C ne soit pas constante mais varie : on obtient ainsi également une pression de serre-flan variable dans la 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 zone de serre-flan conventionnel. L'avantage est ici économique : lorsque la pression de serre-flan peut être variée de façon uniforme dans une grande zone de l'outil, il est plus économique d'utiliser des vérins de compensation plutôt que des vérins répartis dans l'outillage. 



  Dans un autre mode de réalisation particulier, la pression de compensation peut être générée par un dispositif hydraulique engendrant automatiquement la pression de compensation par le truchement de vérins antagonistes. Le principe d'un tel système est présenté à la figure 4. Différents vérins sont montés dans un bâti 12, indépendant de la presse. Un vérin 13 appuie sur un plateau 15, guidé par des colonnes 16 fixées au bâti et limité en course par des butées non représentées. Le plateau 15 s'appuie sur au moins deux groupes de vérins.

   Un premier ensemble de vérins référencés 71 est composé de groupes de vérins reliés hydrauliquement aux différentes servo-valves générant les variations de pression dans les zones de régulation de la pression de serre-flan 6 : il y a au moins un vérin par servo-valve, chaque vérin n'est relié   qu'à une   seule servo-valve. Le ou les vérins reliés à une servo-valve constituent un groupe de vérins. Un second groupe de vérins référencés 51 est composé de vérins reliés aux vérins de compensation 5. Le rapport de la section totale de chaque zone de vérins du dispositif et de la section totale des vérins correspondant dans la presse est identique.

   Ainsi, si SI représente la section totale des vérins 51 du dispositif, si S2 représente la section totale des vérins de compensation de l'outil, si S3 représente la section totale d'un groupe de vérins 71 reliés à la servo-valve i et si   S4i   représente la section totale des vérins reliés à la même servo-valve dans l'outil, 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 on doit avoir : Sl/S2 = S3i/S4i. 



  L'effort exercé par le vérin 13 sur le plateau 15 est choisi pour être toujours supérieur à l'effort total qui sera exercé par les vérins 71 recevant leur pression des servo-valves. Sous cette condition, il est choisi en fonction de l'effort A du coussin 4 et de la pression de serre-flan que l'on veut obtenir dans la zone de serre-flan conventionnel. Le système génère ainsi automatiquement la pression de compensation. La course des différents vérins dans le dispositif hydraulique doit être suffisante pour générer une course des vérins de compensation garantissant une application effective des efforts. La force de serre-flan dans la zone de serre-flan conventionnel peut également être rendue variable en variant l'effort FT lors de l'emboutissage, à l'aide d'une servo-valve par exemple. 



  Dans une autre variante, les vérins de compensation 5 sont utilisés seuls (il n'y a pas de zones à pression variable 6 dans le serre-flan, ni de vérins 7) et permettent alors simplement de faire varier l'effort de serre-flan dans la zone de serre-flan conventionnel. Vu la compacité des vérins de compensation, de bonnes performances dynamiques en terme de variation de force peuvent être obtenues. Les vérins de compensation sont répartis à la périphérie de l'outil de façon à obtenir une répartition de pression de serre-flan adéquate. 



  Cette variante peut être optimisée en utilisant plusieurs zones de vérins de compensation réparties en fonction de la géométrie de la pièce à emboutir. La figure 5 illustre le cas d'un embouti de type rectangulaire et présente une vue du dessus du serre-flan et du coussin avec un exemple de répartition des vérins de 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 compensation. On distingue ainsi deux zones 501 de vérins de compensation 5 correspondant aux grands côtés : les vérins de compensation appartenant à ces zones sont reliés hydrauliquement ; deux zones 502 de vérins de compensation 5 correspondant aux petits côtés où les vérins 5 sont également connectés hydrauliquement ; les quatre vérins 5 qui restent correspondent aux coins de la pièce. et sont également reliés hydrauliquement.

   Ces trois groupes de vérins 5 sont connectés à un élément permettant de contrôler la pression fluide au sein des vérins, une servo-valve par exemple. Dans ce cas, il y a donc trois servo-valves. La pression dans ces zones de vérins de compensation est alors régulée selon les principes définis dans le brevet européen nO 0475923, c'est-à-dire que la consigne de pression est déterminée à partir d'au moins un signal de mesure généré par au moins un capteur de mesure et représentant au moins un paramètre du processus d'emboutissage influencé par la force serre-flan, laquelle consigne est déterminée selon un principe de régulation en boucle fermée de façon à contrôler la variation de ce paramètre d'une manière définie avant l'emboutissage.

   Dans ce cas, les variations de pression dans les zones du serre-flan 3 voisines des zones 501 et 502 de vérins de compensation 5 (zones de coins) sont donc obtenues indirectement en agissant sur la flexion élastique des éléments de serre-flan et de matrice : plus la force développée par les vérins de compensation est importante, moins l'effort transmis par le coussin 4 directement par contact serre-flan 3, tôle emboutie 11, matrice 2 est important dans la zone considérée. L'avantage est une simplification de la construction de l'outil. 



  Dans ce qui précède, l'invention a été décrite dans le cas où le serre-flan repose directement sur le coussin 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 de la presse (voir figures 1 et 2). Il est cependant évident que les mêmes considérations peuvent s'appliquer lorsque le montage est inversé et que, comme le montre la figure 6, le serre-flan 3 est monté au-dessus de la matrice 4 et actionné par un mouvement d'un coulisseau 17 de la presse. Dans ce cas, le poinçon 9 est également porté par un coulisseau mobile et est mis en mouvement et exerce sa force dans le sens de la flèche 
 EMI10.1 
 F'.

Claims

REVENDICATIONS 1. Presse à emboutir comprenant un coulisseau (1) monté pour être rapproché ou éloigné du coussin (4) de la presse, une matrice (2) étant fixée au coulisseau et venant presser une tôle (11) reposant sur un serre-flan (3), caractérisée par le fait qu'un ou plusieurs vérins fluidiques de compensation (5) sont répartis autour du serre-flan (3), lesdits vérins de compensation reposant directement ou indirectement sur le coussin (4) et exerçant leur effort directement ou indirectement contre le coulisseau de la presse (1), en ce que les vérins de compensation (5) entrent en contact avec le coulisseau (1) avant que la matrice ne touche la tôle (11) lors de la descente du coulisseau (1), et en que les vérins de compensation reçoivent un fluide sous pression,

d'au moins une vanne de réglage qui reçoit une consigne de pression de façon à ce que la force totale (B) développée par les vérins de compensation varie au cours de l'emboutissage tout en restant toujours inférieure ou égale à la force (A) exercée par le coussin (4) de sorte que la force de serre-flan appliquée à la tôle (11) entre la matrice et le serre-flan et qui est égale à la différence des forces (A) et (B), varie en cours d'emboutissage même si la force (A) exercée par le coussin est constante.
2. Presse à emboutir selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le serre-flan comprend une ou plusieurs zones (6) dans laquelle la pression de serreflan locale est obtenue au moyen d'au moins un vérin fluidique compact (7) exerçant son effort sur ledit serre-flan et prenant appui sur le coussin (4), ledit vérin compact recevant un fluide sous pression de manière à varier ou à réguler la force exercée par le <Desc/Clms Page number 12> serre-flan (3) dans la zone correspondante, les vérins de compensation (5) étant utilisés pour contrôler la pression dans les zones du serre-flan ne correspondant pas aux zones (6), l'effort total exercé sur ces zones étant alors égal à la différence entre l'effort (A) exercé par le coussin et la somme de l'effort (B) exercé par les vérins de compensation et de l'effort (C) exercé par l'ensemble des vérins (7).
3. Presse à emboutir selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que les vérins de compensation (5) sont fixés au coulisseau (1).
4. Presse à emboutir selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'au moins une butée est disposée entre le coulisseau (1) et le coussin (4), directement ou indirectement, de manière à contrôler l'écart entre le serre-flan et la matrice dans au moins une zone de l'outillage.
5. Presse à emboutir selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les vérins de compensation (5) sont groupés et connectés hydrauliquement en différentes zones (par exemple les zones 501, 502), associées à des régions de la pièce emboutie (par exemple les grands et les petits côtés d'un embouti rectangulaire), ces zones étant reliées chacune à une vanne qui contrôle la pression fluidique des vérins composant ces zones.
6. Presse à emboutir suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que l'un au moins des vérins de compensation (5) reçoit une pression d'au moins une vanne dont la consigne de pression est déterminée à partir d'au moins un signal de <Desc/Clms Page number 13> mesure généré par au moins un capteur de mesure et représentant au moins un paramètre du processus d'emboutissage influencé par la force serre-flan, consigne déterminée selon un principe de régulation en boucle fermée de façon à contrôler la variation de ce paramètre d'une manière définie avant le processus d'emboutissage.
7. Presse à emboutir suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que l'un au moins des vérins fluidiques (7) d'au moins une zone (6) reçoit une pression d'au moins une vanne dont la consigne de pression est déterminée à partir d'au moins un signal de mesure généré par au moins un capteur de mesure et représentant au moins un paramètre du processus d'emboutissage influencé par la force serre-flan, consigne déterminée selon un principe de régulation en boucle fermée de façon à contrôler la variation de ce paramètre d'une manière définie avant le processus d'emboutissage.
8. Presse à emboutir selon l'une quelconque des revendications 2,3, 4,5 et 7, caractérisée en ce que les vérins de compensation reçoivent leur pression d'au moins une vanne, la consigne de pression de cette vanne étant déterminée à partir de la mesure de pression dans les vérins de compensation et dans les vérins compacts de manière que la somme des forces (B) et (C) soit constante.
9. Presse à emboutir selon l'une quelconque des revendications 2,3, 4,5 et 7, caractérisée en ce que la pression des vérins de compensation est obtenue à l'aide d'un dispositif fluidique comprenant au moins un vérin (13) exerçant un effort constant sur un plateau <Desc/Clms Page number 14> mobile (15) agissant sur au moins deux groupes de vérins (51,71) dont l'un (51) est relié hydrauliquement aux vérins de compensation, chaque autre groupe de vérins (71) étant relié aux vérins compacts (7) des zones (6) précitées, chaque zone (6) ou groupe de zones (6) travaillant à la même pression étant relié uniquement à un groupe de vérins (71), les rapports de la section totale (SI) des vérins (51) par rapport à la section totale (S2) des vérins de compensation (5), et les rapports des sections totales (S3i) des vérins (71) de chaque zone (i)

travaillant à une même pression par rapport aux sections totales (S4i) des vérins compact (7) correspondants étant égaux, l'effort exercé par le vérin (13) étant supérieur à la valeur totale des forces exercées par les vérins (71) qui reçoivent leur pression des vannes déterminant la pression dans les zones (i) de vérins (7).
10. Presse à emboutir selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'effort exercé par le vérin (13) n'est pas constant mais varie d'une façon prédéterminée avant le processus d'emboutissage ou en fonction d'un principe de régulation en boucle fermée basé sur la mesure d'au moins un paramètre du processus d'emboutissage influencé par la force serre-flan tout en restant toujours supérieur à l'effort total exercé par les vérins (71).
11. Presse à emboutir selon l'une quelconque des revendications 1,2, 7 et 8, caractérisée par le fait que la pression dans au moins une des vannes est définie par une consigne de pression déterminée à partir d'au moins un signal de mesure généré par au moins un capteur de mesure et représentant au moins un paramètre du processus d'emboutissage influencé par la force serre-flan, <Desc/Clms Page number 15> consigne déterminée selon un principe de régulation en boucle fermée de façon à contrôler la variation de ce paramètre d'une manière définie avant le processus d'emboutissage.
12. Presse à emboutir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le serreflan (3) repose directement sur le coussin de la presse.
13. Presse à emboutir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le serre-flan (3) est monté sur un coulissau serre-flan (17) de la presse, la matrice (3) repose sur la table (10) de la presse, et le poinçon (9) est mis en mouvement par un coulisseau de la presse.
14. Presse à emboutir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la ou les consignes de pression sont calculées en permanence par un processeur.