EP1260286B1 - Machine de pliage à gestion optimisée - Google Patents
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
- B21D5/02—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on press brakes without making use of clamping means
Definitions
- the present invention relates to a machine for folding metals or sheet composites generally qualified sheets and, more particularly, such a machine equipped with automatic management means of the folding speed.
- the machine 10 comprises a frame 12 which comprises in particular a fixed lower deck 14 and a movable upper deck 16 which can be displaced vertically with respect to the frame 12 opposite the fixed lower deck 14, for example by means of two jack systems such that 18 and 20.
- a programmable control assembly 22 controls the speed and amplitude of movement of the upper deck 16 to perform the folding operation.
- the lower apron 14 which comprises a fastening system 24 of a part 26 defining Vés folding 28, that is to say, matrices with triangular section or other.
- a part of the movable upper apron 16 is also shown which receives one or more folding tools (punches) such as fixed on the upper apron 16 by different mechanical members 32 that it is not useful to describe here in detail .
- the descent of the movable upper apron 16 carrying the punch is made in two phases.
- a first approach phase is performed at a high speed up to a predetermined distance from the face of the sheet to be folded.
- a bending speed is used for the descent of the tool between the sequence change position and the final driving position in the V e.
- a first object of the invention is to provide a folding machine of the type described in relation to the Figures 1 to 3 and which comprises means for automatically controlling the folding operation of the sheet to minimize the risk of accident.
- the programming means can determine a maximum permissible bending speed from the introduction into the programming means of the width of the folding vee and of certain dimensions of the sheet, the machine does not authorizes the programming by the operator of a bending speed only if it is less than the bending speed automatically calculated by the programming means as a function of the parameters related to the bending vee and to the dimensions of the sheet.
- This bending speed therefore depends on the bending vee used and the dimensions of the sheet. It is therefore automatically adapted to the particular folding operation to be performed.
- said algorithm compares the value of the ratio R with a predetermined value R 0 and gives V c the value V m if R ⁇ R 0 .
- Another object of the invention is to provide a method for managing a machine for folding sheet metal which makes it possible to improve the safety of the use of the machine during the bending phase of the sheet by automatically controlling the programmed folding speed.
- the automatic management of the bending speed consists in calculating from the characteristics of the folding bend (matrix) actually used and of a dimension of the sheet to bend, a maximum bending speed allowed and to prohibit the programming of a bending speed by the operator which is greater than the bending speed thus calculated. It is understood that this calculated bending speed effectively depends on the particular conditions of folding and therefore really takes into account the risks associated with the folding of this particular sheet.
- the programming automaton implements an algorithm which involves, on the one hand, the width W which separates the edges B and A of the matrix 28 and, on the other hand, the width I of the sheet which separates the fold line 34 from the edge C of the sheet, the closest to the operator, this edge being of course the one by which the operator holds the sheet before initialization of the effective bending of the sheet by the lowering of the punch 30.
- the width W of the matrix is essentially determined by the thickness of the sheet. The greater the thickness, the greater the width W is large.
- the calculation circuit of the programming automaton calculates a ratio R which is the ratio between the width I in the sense previously indicated and the width W of the folding Vee. If this ratio is less than a predetermined value R 0 , the maximum bending speed will be equal to a maximum speed V M of descent of the upper deck. By way of example, this maximum speed can be 20 mm / s.
- R 0 a value between 17 and 23 and preferably equal to 20.
- the calculation set of the numerical control will calculate a maximum folding speed V c as a function of the ratio R.
- the coefficient k is a constant less than 1. In the particular case of the algorithm represented on the figure 5 , k is equal to 0.125
- the diagram of the figure 5 illustrates the implementation of the algorithm for defining the maximum bending speed.
- the shaded area H corresponds to the zone of forbidden folding speed, zone I corresponding to the permitted speed zones.
- the values of ratio R are represented on the abscissa and the authorized folding speed V c on the ordinate.
- the two horizontal portions of the boundary curve between the two zones respectively correspond to the speeds V m and V M.
- FIG 6 schematically shows a portion of the circuits of the digital control 22 used for the implementation of the automatic management of the bending speed.
- This figure shows the keyboard or the like 40 which allows the operator to enter programming parameters of the operation of the machine. These parameters are input into this main processing and computing circuit 42 of the PLC which essentially consists of a microprocessor.
- the processing circuit 42 is associated with a program memory 44 and a data memory 46.
- the program memory contains the routine for implementing the algorithm used in the automatic management of the bending speed.
- the data memory is intended in particular to receive the information I and W entered by the operator in the digital control 22 using the keyboard 40. This memory is also used to store the calculated value V c of the maximum permitted bending speed.
- the numerical control also comprises means for comparing the bending speed programmed by the operator and introduced using the keyboard 40 with the maximum authorized speed V c stored in the memory 46. This comparison can be performed by a discrete circuit 48 as shown on the figure 6 or, preferably, by software.
- the programmed speed is less than or equal to the calculated maximum speed V c , the programmed speed is effectively applied to the control circuits 50 of the cylinders which cause the lowering of the upper apron.
- the bending speed is automatically made equal to the maximum allowable bending speed calculated by the implementation of the algorithm.
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
- Folding Of Thin Sheet-Like Materials, Special Discharging Devices, And Others (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
- La présente invention a pour objet une machine pour le pliage des métaux ou des composites en feuilles généralement qualifiées de tôles et, plus particulièrement, une telle machine équipée de moyens de gestion automatique de la vitesse de pliage.
- Ces machines permettent de plier des feuilles métalliques selon une ligne précise en permettant d'obtenir une valeur parfaitement maîtrisée de l'angle que forment les deux parties de la tôle de part et d'autre de cette ligne.
- En se référant tout d'abord aux
figures 1 et 2 annexées, on va décrire une machine de pliage de type connu. La machine 10 comporte un bâti 12 qui comprend notamment un tablier inférieur fixe 14 et un tablier supérieur mobile 16 qui peut être déplacé verticalement par rapport au bâti 12 en regard du tablier inférieur fixe 14 grâce, par exemple, à deux systèmes de vérins tels que 18 et 20. Un ensemble de commande programmable 22 permet de commander la vitesse et l'amplitude du déplacement du tablier supérieur 16 pour réaliser l'opération de pliage. - Sur la
figure 2 , on a représenté plus en détail le tablier inférieur 14 qui comporte un système de fixation 24 d'une pièce 26 définissant des Vés de pliage 28, c'est-à-dire des matrices à section triangulaire ou autre. Sur lafigure 2 , on a également représenté une partie du tablier supérieur mobile 16 qui reçoit un ou plusieurs outils de pliage (poinçons) tels que 30 fixés sur le tablier supérieur 16 par différents organes mécaniques 32 qu'il n'est pas utile de décrire ici en détail. - En se référant maintenant à la
figure 3 annexée, on comprendra mieux comment on obtient le pliage de la tôle entre le Vé 28 (matrice) fixe et le contre-vé mobile verticalement 30 (poinçon). Dans la phase initiale, alors que le poinçon 30 est relevé, on place la tôle T sur la face supérieure plane 28a de la matrice, la tôle reposant sur cette face et notamment sur les deux arêtes A et B. On fait descendre l'outil 30 de telle manière que son arête active 30a soit en regard de la ligne de pliage (trait de pliage fictif) de la tôle référencée 34. Au fur et à mesure de la pénétration de l'outil de pliage 30 dans la matrice 28, les deux parties T1 et T2 de la tôle pivotent sur les arêtes A et B et un angle a se forme progressivement entre les parties T1 et T2 de la tôle. Plusieurs techniques de pliage sont utilisées. Dans la technique utilisée le plus couramment, l'angle de pliage final a est défini par la profondeur d'enfoncement de l'outil 30 par rapport à la face supérieure 28a de la matrice. - Lors du fonctionnement général de la machine, et pour des raisons évidentes de productivité, la descente du tablier supérieur mobile 16 portant le poinçon est réalisée en deux phases. Une première phase d'approche est réalisée à vitesse élevée jusqu'à une distance prédéterminée de la face de la tôle à plier. Enfin on utilise une vitesse de pliage pour la descente de l'outil entre la position de changement de séquence et la position finale d'enfoncement dans le Vé.
- On comprend que, lorsque l'outil 30 appuie sur la tôle pour provoquer son pliage comme on l'a expliqué, il existe des risques d'accidents pour l'opérateur si celui-ci n'est pas attentif du fait que la partie T2 de la tôle qui est tournée vers lui-même et qu'il doit tenir à la main va être animée d'un mouvement rapide de pivotement autour du bord B de la matrice. On comprend également que, plus la partie T2 de la tôle est large, plus les risques d'accident sont importants puisque le bord C de la tôle tournée vers l'opérateur est à une distance plus importante de la machine et est animé d'une vitesse de déplacement plus élevée.
- On sait par ailleurs que, grâce à la commande numérique 22, l'opérateur peut, a priori, programmer la vitesse de pliage comme il le souhaite. On comprend aisément que l'intérêt de l'opérateur est de prévoir une vitesse de pliage aussi élevée que possible afin de réduire la durée de cette opération. On voit qu'il y a une contradiction entre l'impératif de rendement qui incite à utiliser une vitesse de pliage élevée et les impératifs de sécurité qui tendraient à imposer une vitesse de pliage plus réduite.
- Un premier objet de l'invention est de fournir une machine de pliage du type décrit en relation avec les
figures 1 à 3 et qui comporte des moyens permettant de contrôler automatiquement l'opération de pliage de la tôle pour limiter au maximum les risques d'accident. - Pour atteindre ce but selon l'invention, la machine pour plier les tôles comprend :
- un tablier inférieur fixe muni d'un Vé de pliage ;
- un tablier supérieur mobile muni d'au moins un outil de pliage ;
- des moyens moteurs pour provoquer les mouvements de montée ou de descente dudit tablier supérieur ;
- des moyens de commande des moyens moteurs pour contrôler la vitesse de déplacement du tablier supérieur et la position ; et
- des moyens de programmation pour transmettre des informations auxdits moyens de commande ;
- des moyens pour entrer des informations représentatives d'au moins certaines dimensions de ladite tôle à plier et des informations relatives à la largeur W dudit Vé de pliage ;
- des moyens de mise en oeuvre d'un algorithme pour calculer, à partir desdites informations de largeur du Vé de pliage et de dimension de la tôle, une vitesse maximale de pliage autorisée Vc de déplacement du tablier supérieur pour la phase de pliage comprise au sens large entre une vitesse maximale Vm et une vitesse minimale Vm ; et
- des moyens pour n'autoriser l'utilisation d'une vitesse de pliage que si elle est au maximum égale à ladite vitesse de pliage Vc calculée.
- On comprend que, grâce au fait que les moyens de programmation peuvent déterminer une vitesse maximale autorisée de pliage à partir de l'introduction dans les moyens de programmation de la largeur du Vé de pliage et de certaines dimensions de la tôle, la machine n'autorise la programmation par l'opérateur d'une vitesse de pliage que si celle-ci est inférieure à la vitesse de pliage calculée automatiquement par les moyens de programmation en fonction des paramètres liés au Vé de pliage et aux dimensions de la tôle.
- Cette vitesse de pliage dépend donc du Vé de pliage utilisé et des dimensions de la tôle. Elle est donc adaptée automatiquement à l'opération particulière de pliage à exécuter.
- Selon un mode préféré de mise en oeuvre, ladite dimension de la tôle à plier est la distance I entre le trait de pliage de la tôle et le bord dangereux de la tôle, parallèle audit trait, le plus proche de l'opération et en ce que ledit algorithme utilise le rapport R = I / W
- De préférence également, ledit algorithme compare la valeur du rapport R à une valeur prédéterminée R0 et donne à Vc la valeur Vm si R < R0.
- On comprend que, d'un point de vue pratique, l'opérateur ne pourra programmer une vitesse de pliage égale à la vitesse maximale de déplacement VM que si le rapport entre la largeur de la tôle et la largeur du Vé de pliage est inférieur à une valeur déterminée qui est représentative de l'effet de "fouet" lors du pliage de la tôle.
- Un autre objet de l'invention est de fournir un procédé de gestion d'une machine pour le pliage de tôle qui permette d'améliorer la sécurité de l'utilisation de la machine lors de la phase de pliage de la tôle en contrôlant automatiquement la vitesse de pliage programmée.
- Pour atteindre ce but selon l'invention, le procédé de gestion d'une machine de pliage de tôles selon la revendication 1, comprenant un tablier inférieur fixe muni d'un Vé de pliage de largeur W et un tablier supérieur mobile portant un outil de pliage et des moyens moteurs pour déplacer ledit tablier supérieur, se caractérise en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- on détermine une vitesse de pliage maximale autorisée Vc par mise en oeuvre d'un algorithme dont les variables sont la largeur W du Vé de pliage et au moins une dimension de la tôle à plier, ladite vitesse maximale de pliage Vc étant comprise au sens large entre une valeur maximale de déplacement VM et une valeur minimale de déplacement Vm ; et
- on commande les moyens moteurs pour que la vitesse de descente dudit tablier supérieur, dans la phase de pliage, soit au plus égale à ladite vitesse maximale de pliage calculée Vc.
- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles :
- la
figure 1 déjà décrite est une vue en perspective d'une machine de pliage ; - la
figure 2 déjà décrite montre en coupe verticale la matrice et le poinçon de pliage ; - la
figure 3 déjà décrite est un schéma montrant le principe de pliage de la tôle ; - la
figure 4 montre le pliage de la tôle en faisant apparaître les paramètres utilisés dans le système de gestion de la vitesse de pliage ; - la
figure 5 est un diagramme qui illustre un algorithme de gestion de la vitesse de pliage ; et - la
figure 6 est un schéma montrant les circuits de l'automate de programmation pour la mise en oeuvre de la gestion automatique de la vitesse de pliage. - Comme on l'a déjà indiqué, la gestion automatique de la vitesse de pliage consiste à calculer à partir des caractéristiques du Vé de pliage (matrice) effectivement utilisé et d'une dimension de la tôle à plier, une vitesse maximale de pliage autorisée et à interdire la programmation d'une vitesse de pliage par l'opérateur qui soit supérieure à la vitesse de pliage ainsi calculée. On comprend que cette vitesse de pliage calculée dépend effectivement des conditions particulières de pliage et tient donc compte réellement des risques liés au pliage de cette tôle particulière.
- Il va de soi que l'opérateur peut programmer une vitesse de pliage inférieure à la vitesse maximale de pliage autorisée pour une raison particulière. Cependant, on comprend que, pour des raisons d'efficacité, il est souhaitable de programmer effectivement cette vitesse maximale.
- Pour calculer la vitesse maximale de pliage autorisée, l'automate de programmation met en oeuvre un algorithme qui fait intervenir d'une part la largeur W qui sépare les arêtes B et A de la matrice 28 et, d'autre part, la largeur I de la tôle qui sépare le trait de pliage 34 du bord C de la tôle, le plus proche de l'opérateur, ce bord étant bien sûr celui par lequel l'opérateur tient la tôle avant l'initialisation du pliage effectif de la tôle par l'abaissement du poinçon 30. La largeur W de la matrice est essentiellement déterminée par l'épaisseur de la tôle. Plus l'épaisseur est importante, plus la largeur W est grande.
- Le circuit de calcul de l'automate de programmation calcule un rapport R qui est le rapport entre la largeur I au sens où on l'a indiqué précédemment et la largeur W du Vé de pliage. Si ce rapport est inférieur à une valeur prédéterminée R0, la vitesse maximale de pliage sera égale à une vitesse maximale VM de descente du tablier supérieur. A titre d'exemple, cette vitesse maximale peut être de 20 mm/s. Les expérimentations réalisées montrent qu'il est judicieux de choisir pour le rapport déterminé R0 une valeur comprise entre 17 et 23 et de préférence égale à 20.
- Si le rapport R est supérieur à R0, l'ensemble de calcul de la commande numérique va calculer une vitesse maximale de pliage Vc en fonction du rapport R. Dans ce cas, l'algorithme de calcul de la vitesse Vc est de la forme : Vc = k (100 - R) + Vm la vitesse Vm étant la vitesse minimale de descente du tablier supérieur sans mise en oeuvre de moyens de protection complémentaire, cette vitesse étant égale à 10 mm/s en fonction des règles de l'art.
- Le coefficient k est une constante inférieure à 1. Dans le cas particulier de l'algorithme représenté sur la
figure 5 , k est égal à 0,125 - Le diagramme de la
figure 5 illustre la mise en oeuvre de l'algorithme de définition de la vitesse maximale de pliage. La zone hachurée H correspond à la zone de vitesse de pliage interdite, la zone I correspondant aux zones de vitesse permises. Sur ce diagramme, on a représenté en abscisses les valeurs de rapport R et en ordonnées la vitesse de pliage autorisée Vc. Les deux parties horizontales de la courbe frontière entre les deux zones correspondent respectivement aux vitesses Vm et VM. - On comprend que, en interdisant à l'opérateur de programmer une vitesse de pliage appartenant à la zone H, on optimise le compromis entre des impératifs de sécurité et l'impératif de productivité qui incite à utiliser la vitesse de pliage la plus élevée possible.
- Sur la
figure 6 , on a représenté schématiquement une partie des circuits de la commande numérique 22 utilisée pour la mise en oeuvre de la gestion automatique de la vitesse de pliage. Cette figure montre le clavier ou analogue 40 qui permet à l'opérateur d'entrer des paramètres de programmation du fonctionnement de la machine. Ces paramètres sont entrés dans ce circuit principal de traitement et de calcul 42 de l'automate qui est essentiellement constitué par un microprocesseur. Le circuit de traitement 42 est associé à une mémoire de programme 44 et à une mémoire de données 46. La mémoire de programme contient en particulier le sous-programme de mise en oeuvre de l'algorithme utilisé dans la gestion automatique de la vitesse de pliage. La mémoire de données est notamment destinée à recevoir les informations I et W entrées par l'opérateur dans la commande numérique 22 à l'aide du clavier 40. Cette mémoire sert également à stocker la valeur calculée Vc de la vitesse maximale de pliage autorisée. - La commande numérique comporte également des moyens pour comparer la vitesse de pliage programmée par l'opérateur et introduite à l'aide du clavier 40 avec la vitesse maximale autorisée Vc stockée dans la mémoire 46. Cette comparaison peut être réalisée par un circuit discret 48 comme on l'a représenté sur la
figure 6 ou, de préférence, par logiciel. - Si la vitesse programmée est inférieure ou égale à la vitesse maximale calculée Vc, la vitesse programmée est effectivement appliquée aux circuits de commande 50 des vérins qui provoquent l'abaissement du tablier supérieur.
- En revanche, si la vitesse programmée par l'opérateur est supérieure à la vitesse maximale calculée Vc, c'est cette dernière qui sera appliquée aux circuits de commande 50.
- Dans un autre mode de fonctionnement, il est possible de prévoir que la vitesse de pliage soit automatiquement rendue égale à la vitesse de pliage maximale autorisée calculée par la mise en oeuvre de l'algorithme.
Claims (9)
- Machine pour plier des tôles comprenant :- un tablier inférieur fixe (14) muni d'un Vé de pliage (28) ;- un tablier supérieur (16) mobile muni d'au moins un outil de pliage (30) ;- des moyens moteurs (18, 20) pour provoquer les mouvements de montée ou de descente dudit tablier supérieur ;- des moyens de commande (50) des moyens moteurs pour contrôler la vitesse de déplacement du tablier supérieur (16) et la longueur du déplacement ; et- des moyens de programmation (22) pour transmettre des informations auxdits moyens de commande ;ladite machine se caractérisant en ce que lesdits moyens de programmation comprennent :- des moyens (40) pour entrer des informations représentatives d'au moins certaines dimensions de ladite tôle à plier et des informations relatives à la largeur W dudit Vé de pliage ;- des moyens (42, 44) de mise en oeuvre d'un algorithme pour calculer, à partir desdites informations de largeur du Vé de pliage et de dimension de la tôle, une vitesse maximale de pliage autorisée Vc de déplacement du tablier supérieur pour la phase de pliage comprise au sens large entre une vitesse maximale VM et une vitesse minimale Vm ; et- des moyens (48) pour n'autoriser l'utilisation d'une vitesse de pliage que si elle est au maximum égale à ladite vitesse de pliage Vc calculée.
- Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite dimension de la tôle à plier (T) est la distance I entre l'axe de pliage (34) de la tôle et le bord (C) de la tôle, parallèle audit trait, le plus proche de l'opérateur et en ce que ledit algorithme utilise le rapport : R = I/W
- Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit algorithme compare la valeur du rapport R à une valeur prédéterminée R0 et donne à Vc la valeur Vm si R < R0.
- Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que si R > Ro, l'algorithme donne à Vc une valeur égale à k(100 - R) + Vm, k étant une constante inférieure à 1.
- Machine selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que ledit rapport prédéterminé Ro est compris entre 17 et 23.
- Procédé de gestion d'une machine pour le pliage de tôles selon la revendication 1, ladite machine comprenant un tablier inférieur fixe muni d'au moins une matrice (Vé de pliage) de largeur W et un tablier supérieur mobile portant un outil de pliage et des moyens moteurs pour déplacer ledit tablier supérieur, le procédé se caractérisant en ce qu'il comprend les étapes suivantes :on détermine une vitesse de pliage maximale autorisée Vc par mise en oeuvre d'un algorithme dont les variables sont la largeur W de la matrice et au moins une dimension de la tôle à plier, ladite vitesse maximale de pliage Vc étant comprise au sens large entre une valeur maximale de déplacement VM et une valeur minimale de déplacement Vm ;on commande les moyens moteurs pour que la vitesse de descente dudit tablier supérieur, dans la phase de pliage, soit au plus égale à ladite vitesse maximale de pliage calculée Vc.
- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la mise en oeuvre dudit algorithme comprend les étapes de :- calculer le rapport R entre, d'une part, la distance l correspondant à la dimension de la tôle entre le trait de pliage et le bord de la tôle le plus proche de l'opérateur et, d'autre part, la largeur W du Vé de pliage,- comparer le rapport R à une valeur prédéterminée Ro,- donner à la vitesse maximale de pliage Vc la valeur Vm si R < Ro et une valeur comprise entre VM et Vm si R > Ro.
- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que si R > Ro, la valeur de la vitesse de pliage maximale Vc est donnée par la formule Vc = k (100 - R) + Vm, dans laquelle k est une constante inférieure à 1.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que ladite valeur prédéterminée Ro du rapport est comprise entre 17 et 23.
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