CH638433A5

CH638433A5 - Presse hydraulique.

Info

Publication number: CH638433A5
Application number: CH860480A
Authority: CH
Inventors: Roland Jouenne; Claude Tauleigne
Original assignee: Presses L B M; Roland Jouenne; Claude Tauleigne
Priority date: 1979-12-26
Filing date: 1980-11-20
Publication date: 1983-09-30
Also published as: FR2472465B1; IT8068815A0; DE3048521A1; ES8200040A1; GB2066148A; IT1129381B; ES497631A0; FR2472465A1; GB2066148B

Description

La présente invention concerne une presse hydraulique.

On sait que les presses hydrauliques doivent présenter un certain nombre de caractéristiques de vitesses, de positions et d'efforts.

La presse doit présenter une ou plusieurs vitesses d'approche, une ou plusieurs vitesses de travail et une ou plusieurs vitesses de remontée. En outre, les variations de ces différentes vitesses doivent répondre à un certain nombre d'exigences. Dans les presses actuelles, ces variations sont en général obtenues par des ensembles hydrauliques qui comprennent, notamment: des régulateurs ou limi-teurs de débit, des clapets freineurs, et des électrovannes, isolant ou commandant les différents éléments.

Ces moyens classiques procurent des résultats qui sont bien souvent aléatoires, et qui ne peuvent être obtenus qu'après un certain nombre de réglages. Ces réglages sont fréquemment différents, suivant les variations de température, de filtration de l'huile, ou d'instabilité ou d'usure des organes hydrauliques en général.

Avec ces systèmes classiques, il est difficile d'obtenir, dans un cycle, des phases avec des variations de vitesses ou des vitesses parfaitement réglées et stables, sans avoir recours à des moyens hydrauliques complexes. Enfin, on ne peut obtenir que des précisions toutes relatives, en utilisant par ailleurs un ensemble de régulation de grande précision, donc coûteux. La complexité de ces systèmes hydrauliques entraîne, au niveau de la cadence de la presse, et donc de la productivité, une pénalisation de temps de réponse long, due en particulier aux inerties des appareillages hydrauliques à déplacer.

D'autre part, l'asservissement électromécanique nécessaire au fonctionnement de ces appareillages hydrauliques est directement proportionnel à la complexité du schéma hydraulique, ce qui entraîne la nécessité de prévoir des armoires électriques importantes et délicates.

Contrairement aux presses mécaniques, la position d'un vérin de presse est obtenue sur le produit à travailler, ce qui se traduit notamment par les inconvénients suivants: nécessité de prévoir des positions différentes du vérin de presse en fonction du même produit travaillé, à cause de certains paramètres du produit (notamment dureté, surfaces plus ou moins importantes travaillées, etc.), ce qui est mauvais. Par ailleurs, du fait que le vérin de presse n'occupe pas toujours la même position, des produits identiques deviennent différents, ce qui est mauvais; présence d'irrégularités dans le produit travaillé; usures prématurées des outils de la presse pour l'exécution de certains travaux spécialisés.

Pour pallier ces difficultés, on a recours, dans les presses classiques, à des artifices tels que, notamment, réalisation d'outils spécifiques venant réactionner le vérin de la presse, construction d'un vérin de presse spécial, comportant une double tige filetée avec écrou de réaction réglable, mise en œuvre de moyens de calage mécaniques pour réactionner le vérin de presse.

Ces différents moyens entraînent, au niveau des réactions, des montées en pression systématiques, des bruits importants, des chocs intempestifs pouvant entraîner une détérioration du vérin de presse, des outils et des organes hydrauliques et mécaniques en général. Enfin, la conception et la réalisation de tels systèmes, toujours spécifiques, ne sont pas toujours faciles.

Dans les presses hydrauliques classiques, le réglage d'une ou plusieurs pressions dans un cycle s'effectue, au niveau du fluide hydraulique, en réglant la pression de l'huile par l'intermédiaire de moyens classiques, tels que, notamment, soupapes ou régulateurs de pression pourvus d'électrovannes isolant ces différents moyens suivant les plages d'efforts.

Dans les presses mécaniques, les moyens indiqués ci-dessus ne sont pas prévus, étant donné que la force de la pression est obtenue automatiquement par la réaction du produit à traiter, en fonction de sa déformation à une position déterminée.

En dehors des problèmes soulevés ci-dessus, on doit tenir compte du fait que les presses hydrauliques sont généralement étudiées pour répondre à des cas précis de travaux à exécuter. En effet, les schémas hydrauliques électriques doivent être déterminés en fonction des phases de cycle à obtenir, ces phases étant liées aux travaux devant être exécutés. On conçoit donc qu'il existe de nombreux types divers de presses hydrauliques, ayant des spécialisations différentes. On peut notamment citer les presses d'assemblage (emmanchement, ri-vetage, etc.), d'emboutissage, de redressage, de découpe, de détou-rage, de compression, etc., la transformation d'une presse d'un type déterminé en un autre type différent étant, bien entendu, impossible.

En raison de cette impossibilité de conversion des presses hydrauliques, on se heurte à un problème d'augmentation du parc de presses. En effet, les presses hydrauliques étant inconvertibles, il convient d'investir dans d'autres presses, dans le cas d'augmentation de production et surtout dans le cas de nouveaux produits à exécuter, alors que les presses en service deviennent inactives, improductives. Enfin, il est impossible, dans ces conditions, de programmer à distance les paramètres des presses hydrauliques par un microprocesseur automate programmable centralisé.

L'invention se propose d'apporter une presse hydraulique perfectionnée répondant aux objectifs suivants: résoudre tous les problèmes posés par les différentes spécialisations, grâce à un schéma hydraulique simple unique; obtenir des paramètres, tels que, par exemple: vitesse, position, effort, très précis et indéréglables dans le temps; programmer, à l'aide d'un ordinateur central, tous les para5

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mètres nécessaires au fonctionnement de la presse; moduler les paramètres de la presse en fonction du produit même à traiter, à l'aide de capteurs détectant, notamment, la déformation de la pièce (cotes), son poids, les réactions sous toutes ses formes, etc. ; convertir en fonction des charges les fonctions de la presse.

Cette invention vise, en conséquence, une presse hydraulique comprenant un vérin commandé par un distributeur dont le tiroir est rendu solidaire d'une tige filetée en prise dans un écrou monté dans le piston du vérin, l'ensemble tige filetée/tiroir du distributeur étant entraîné en rotation par un moteur de commande. Selon cette invention, la tige filetée est munie d'un alésage axial, et elle comprend une chambre cylindrique prévue dans le piston du vérin de presse dans laquelle la tige se déplace, l'alésage étant mis en communication avec la source de pression hydraulique lors de la mise en rotation du moteur de commande entraînant l'ensemble tige filetée/ tiroir du distributeur afin que la tige constitue un piston d'approche pour le vérin de presse, faisant descendre ce vérin à une vitesse d'approche rapide directement liée à la vitesse de rotation du moteur de commande.

La presse peut comprendre un module de commande électronique, et un groupe générateur de pression hydraulique, commandant le moteur de commande du vérin de presse, la vitesse de rotation de ce moteur de commande entraînant l'ensemble tige filetée/tiroir du distributeur étant modulée afin d'obtenir toutes phases voulues de cycle.

Le circuit hydraulique du piston d'approche peut communiquer avec celui du vérin de presse par l'intermédiaire d'un clapet taré formant by-pass, pouvant être à action mécanique, hydraulique, pneumatique ou électrique.

La chambre du vérin peut être remplie automatiquement par aspiration, au travers d'un clapet de remplissage, pendant la phase d'approche rapide du vérin de presse, cette chambre étant mise à la vidange par l'intermédiaire d'un clapet de vidange lorsque le vérin de presse remonte, ce clapet de vidange étant utilisé pour obtenir de grandes vitesses de remontée du vérin de presse.

Les caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés, qui en illustrent divers exemples de réalisation non limitatifs. Sur les dessins:

la fig. 1 illustre, en coupe verticale, un premier exemple de réalisation d'une presse selon l'invention;

la fig. 2 représente une variante, en une coupe analogue à la fig. 1;

les fig. 3 et 4 représentent les schémas hydrauliques de deux variantes de réalisation de la presse selon l'invention.

On se réfère en premier lieu à la fig. 1, qui illustre le mode de réalisation préféré.

Sur cette figure, on voit en 10 le vérin de presse qui se déplace dans l'alésage 12, prévu dans le corps de vérin 14. Ce vérin est commandé par l'intermédiaire d'un module de commande électronique 24, qui lui délivre ses informations de commande, et il reçoit son énergie hydraulique au moyen d'un groupe générateur, désigné dans son ensemble par la référence 30, qui comprend un moteur et une pompe hydraulique 32. La commande du vérin s'effectue par un distributeur à tiroir 16, entraîné en rotation par un moteur de commande 22, pouvant être du type fractionnaire ou pas à pas, selon les exigences de précision désirée, par l'intermédiaire d'un mécanisme du type tournevis 34, permettant un léger déplacement axial du tiroir de distribution.

Le tiroir de distribution est solidaire d'une tige 18, percée d'un alésage axial 20, débouchant par un canal radial 19 dans la chambre 21 du distributeur. La tige filetée 18 est en prise dans un écrou 26, solidaire du piston 10 du vérin de presse. Cette tige 18, se déplaçant dans une chambre annulaire 28 ménagée axialement dans le vérin de presse, forme piston d'approche, ainsi qu'on le décrira plus loin.

Le circuit hydraulique assurant l'alimentation de la chambre annulaire 28 et de la chambre supérieure 40 du vérin de presse, comporte un by-pass 38, un clapet de remplissage 42, un clapet de vidange 44, et une soupape de régulation 48. Pour empêcher la rotation du piston 10 du vérin de presse, celui-ci est rendu solidaire d'un piston de guidage 46 se déplaçant dans une chambre cylindrique 45.

Le fonctionnement est le suivant:

L'ensemble tige filetée 18/tiroir de distribution 16 est entraîné en rotation par le moteur 22, le sens de rotation de ce dernier agissant sur le tournevis 34 de façon à visser la tige filetée dans l'écrou 26. Cet ensemble tige filetée/tiroir de distribution se décale vers le haut, par rapport au fond du vérin de presse, ce qui a pour effet de déplacer le tiroir, qui met en communication la chambre 28 du piston d'approche 18 avec l'alimentation en fluide hydraulique, assurée par la pompe 32, grâce à la présence des alésages 20 et 21. La chambre annulaire 12 du vérin 10 est alors mise en communication avec le circuit de retour 35 au bac 36, au travers du distributeur. Le vérin de presse 10 sort du corps de presse, sous l'action de la pression de fluide hydraulique s'exerçant dans la chambre 28. Cette pression est faible, puisque aucun effort, en dehors de celui résultant du rendement du vérin de presse, ne vient s'exercer sur ce vérin. Le by-pass 38 reste alors fermé, et le vérin de presse 10 descend à une vitesse qui est la vitesse rapide d'approche directement liée à la vitesse de rotation du moteur 22. La pompe hydraulique 32, autorégulatrice, se cale automatiquement au débit à fournir. La chambre 40 est automatiquement remplie par aspiration du fluide hydraulique du bac 36 au travers du clapet de remplissage 42.

Le module de commande 24 est conçu de façon à délivrer des ordres au moteur de commande 22, par exemple à partir d'un certain nombre de pas de celui-ci, déterminant une position du vérin de presse, afin de moduler à volonté la vitesse de rotation du moteur 22, et obtenir ainsi des phases de cycle sans limite. Grâce à cette caractéristique, la vitesse lente ou vitesse de travail sera obtenue en diminuant la vitesse de rotation du moteur de commande 22.

Lorsque le vérin de presse 10 vient en appui sur le produit à traiter, la pression du fluide hydraulique monte dans la chambre 28 du vérin d'approche, le by-pass 38 s'ouvre et met en communication la chambre 28 avec la chambre 40. Le clapet de remplissage 42 se ferme, le pilotage supérieur du clapet de vidange 44 agit sur ce dernier pour le fermer; la pression qui s'exerce alors dans la chambre 40, sur la grande section de piston 10, correspond à la force nominale de la presse.

Lorsqu'on inverse le sens de rotation du moteur de commande 22, le tiroir du distributeur 16 se déplace de façon à mettre à l'échappement la chambre 28 du vérin d'approche. La chambre annulaire 12 du vérin est alors alimentée par la pompe hydraulique 32. Sous l'effet de la pression dans la chambre 12, le vérin de presse 10 remonte. La chambre supérieure 40 est mise à la vidange par le clapet de vidange 44, sous l'action du pilotage inférieur de ce clapet de vidange, le pilotage supérieur étant à la vidange par l'intermédiaire du corps du distributeur 16.

On remarque que le clapet de vidange 44 est utilisé pour obtenir de grandes vitesses de remontée du vérin de presse, donc pour éviter d'avoir un distributeur 16 de grandes dimensions, en fonction du débit refoulé.

On notera que tout effort extérieur tendant à déplacer la tige provoquera, dans un sens ou dans l'autre, automatiquement dans la chambre 12, ou dans les chambres 28 et 40, une variation de pression instantanée qui rétablit l'équilibre de l'ensemble.

Enfin on remarquera que le dispositif selon l'invention permet d'obtenir une sécurité supplémentaire dans la mise en œuvre des presses hydrauliques, en dehors des sécurités normales exigées par la législation du travail: en effet, le vérin de presse 10 ne peut pas descendre brutalement de façon accidentelle (par suite, par exemple, de la rupture d'une canalisation d'alimentation), étant donné que le vérin 10 est lié mécaniquement à la vis 18, dont le débattement axial n'est que de quelques millimètres.

Le module de commande électronique 24 du vérin de presse peut être réalisé sous la forme d'un élément autonome comportant, d'une part, ses propres éléments d'entrées d'informations (vitesses, positions, efforts, qui feront l'objet d'un affichage analogique par poten5

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tiomètres ou compteurs à décades), et, d'autre part, les éléments d'alimentation du moteur de commande. Il convient de noter que le module de commande électronique 24 met enjeu une puissance électrique très faible, et que les couples demandés au moteur de commande 22 sont faibles, de l'ordre de quelques centimètres/décanew-tons, et relativement constants, pour asservir des vérins de presses hydrauliques allant de quelques centaines de décanewtons à plusieurs milliers de kilonewtons.

Enfin, on notera que le groupe hydraulique d'alimentation 30 a pour rôle unique, quelle que soit la complexité des cycles, de maintenir la pression d'alimentation du vérin de presse. Il en résulte que sa structure reste élémentaire, et est dépouillée des divers moyens de distribution utilisés en hydraulique traditionnelle. Tous les problèmes posés par les différentes spécialisations d'une presse sont donc résolus, grâce à l'invention, par un unique schéma hydraulique, particulièrement simple.

On a représenté à la fig. 3 le schéma hydraulique correspondant au mode de réalisation décrit ci-dessus en regard de la fig. 1, dans lequel le distributeur à tiroir 16 comporte 5 voies.

Dans la variante représentée à la fig. 4, on met en œuvre un dis-5 tributeur 16 à trois voies. Dans ce cas, la chambre annulaire 12 est reliée directement à la pompe hydraulique 32 par une canalisation 56.

La fig. 2 illustre une variante de l'invention selon laquelle l'en-io semble distributeur 16'/tige filetée 28' est placé à l'extérieur du vérin de presse 10'. Le fonctionnement est, par ailleurs, identique à celui du mode de réalisation de la fig. I, la tige filetée étant en prise dans un écrou 54, solidaire du piston du vérin de presse 10'. Le piston d'approche 50, percé d'un alésage axial 52, assure, comme dans le is cas précédent, la descente du vérin de presse à la vitesse rapide d'approche.

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2 feuilles dessins

Claims

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1. Presse hydraulique comprenant un vérin commandé par un distributeur dont le tiroir est rendu solidaire d'une tige filetée en prise dans un écrou monté dans le piston du vérin, l'ensemble tige filetée/tiroir du distributeur étant entraîné en rotation par un moteur de commande, caractérisée en ce que la tige filetée (18) est munie d'un alésage axial (20), et en ce qu'elle comprend une chambre cylindrique (28) prévue dans le piston (10) du vérin de presse dans laquelle la tige se déplace, l'alésage étant mis en communication avec la source de pression hydraulique lors de la mise en rotation du moteur de commande (22) entraînant l'ensemble tige filetée (18)/tiroir du distributeur (16) afin que la tige constitue un piston d'approche pour le vérin de presse, faisant descendre ce vérin à une vitesse d'approche rapide directement liée à la vitesse de rotation du moteur de commande (22).

2. Presse hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un module de commande électronique (24), et un groupe générateur de pression hydraulique (30), commandant le moteur de commande (22) du vérin de presse, la vitesse de rotation de ce moteur de commande entraînant l'ensemble tige filetée/tiroir du distributeur étant modulée afin d'obtenir toutes phases voulues de cycle.

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REVENDICATIONS

3. Presse hydraulique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le module électronique (24) est un élément autonome comportant, d'une part, ses propres éléments d'entrées d'informations, tels que, notamment, vitesses, positions, efforts, et, d'autre part, les éléments d'alimentation du moteur de commande (22).

4. Presse hydraulique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le circuit hydraulique du piston d'approche (18) communique avec celui du vérin de presse (10) par l'intermédiaire d'un clapet taré formant by-pass (38) à action mécanique, hydraulique, pneumatique ou électrique.

5. Presse hydraulique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une chambre (40) du vérin qui est automatiquement remplie, pendant la phase d'approche rapide du vérin de presse, par l'intermédiaire d'un clapet de remplissage (42), cette chambre étant mise à la vidange au moyen d'un clapet de vidage (44) lorsque remonte le vérin de presse (10), ce clapet de vidange étant utilisé pour obtenir de grandes vitesses de remontée du vérin de presse.