WO2007122354A1 - Machine de pliage de fil combinant un dispositif de façonnage séquentiel et un dispositif mettant en oeuvre une plaque d'outillages - Google Patents
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- WO2007122354A1 WO2007122354A1 PCT/FR2007/051150 FR2007051150W WO2007122354A1 WO 2007122354 A1 WO2007122354 A1 WO 2007122354A1 FR 2007051150 W FR2007051150 W FR 2007051150W WO 2007122354 A1 WO2007122354 A1 WO 2007122354A1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
- B21F1/00—Bending wire other than coiling; Straightening wire
Definitions
- Wire bending machine combining a sequential forming device and a device involving a tool plate.
- the present invention relates to a new concept of wire bending machine and its control methods.
- wire bending machines There are two major types of wire bending machines.
- a first type of machine works in a sequential manner, folds after folds, using standard tools simple and economic, for example tools called “spinning", possibly with a device for rotating the wire to make folds in different planes.
- This type of machine is ideal for shaping small series of parts, in terms of the quality of the shaping and in terms of profitability and cost per piece.
- patent application EP 0 865 842 describes a machine for sequential shaping with two folding heads, these two heads can not work simultaneously the same part, and a transfer using a gripper is always necessary to change the head and make a plane shaping.
- This machine has the drawbacks mentioned above, namely that it is only suitable for productions with low speeds.
- a machine for sequential forming requires a control method capable of programming a geometry.
- a second type of automatic folding machine is used to shape a multi-ply piece on a tool plate whose tools are operated in masked time to increase productivity and work at high speed.
- it is a wire bending machine and its driving method which is a method capable of programming the movements of the actuators.
- Such a machine because of its cost, is suitable for shaping parts in large series.
- the machines mentioned above do not offer an optimum profitability for the shaping of medium series of parts, in fact the sequential machine works at a too slow rate, and the machine tool plate represents an investment important. In both cases, the incidence is a cost per part that is not optimized for an average series production.
- a production requires a rate of a few pieces per minute, for example from 2 to 3 pieces per minute
- the manufacturer is preferably equipped with a machine of sequential type, and if the production of a similar piece requires a high rate, for example 30 to 60 pieces per minute, it is equipped with a machine table tooling.
- a high rate for example 30 to 60 pieces per minute
- it is equipped with a machine table tooling.
- he has to produce a part at an intermediate rate, for example 10 to 12 pieces per minute or even 8 to 30 pieces per minute, he does not have in the prior art at his disposal machines meeting his request. for optimum costs.
- the invention consists of a machine for the automatic shaping of workpieces by different folds made in the same plane or in different planes, characterized in that it comprises in combination a first device for performing a sequential shaping with standard tools folded by fold and a second device implementing a tooling plate, the two devices being managed by a single digital control capable of programming both a geometry and actuator movements for a mean rate.
- the machine is characterized in that the first device comprises at least one spinner and / or in that it furthermore comprises at least one rotating gripper and / or the tooling plate that can be mounted and actuated in a machine. plan different from the shaping plane of the first device, and further comprises a transfer device adapted to the change of plan.
- control method is characterized in that the numerical control provides the possibility of making a blank of a folded part by fold on the first device and then transferring the workpiece to the second device so as to complete the part, and / or the numerical control provides the possibility of shaping a part of the workpiece on the first device and shaping the remaining part or parts on the second device, and / or the numerical control provides the possibility of using each machine alone, and / or the numerical control provides the possibility of implementing the two machines to achieve the same piece.
- FIGS. 1 and 2 show schematically in front view and in sectional view along AA a machine according to a non-limiting variant of the invention.
- the machine shown in the figures is a combination of a sequential forming machine (1) and a table-forming machine equipped with a tooling plate (2) as described in patent EP 0 301 972 cited in introduction.
- the sequential machine (1) comprises standard tools, for example spinches (3.4) movable along two axes (x) and (y) for making folds in a plane (x, y). , and possibly a rotating gripper (5) when the profile of the part requires a fold in a direction inclined relative to the plane (x, y).
- the second machine has a table (6) equipped with a tool plate (7) each tool being independently movable and mechanically driven by tie rod systems such as (8) ) and not shown in detail in these figures, each controlled by a predetermined program of a digital control (9).
- this set of tools makes it possible to produce complex parts and / or high-speed parts.
- the tooling plate (7) is positioned in the working plane (x, y) of the first machine, and the same device wire advance can directly transfer the wire from the first to the second machine, in this case there is therefore removal of a transfer means.
- the same numerical control manages the tools of the two machines, it is therefore able to program both a geometry and the actuators of the plate which allows to combine the programming steps.
- the combination of the two machines therefore has the advantage of facilitating the transfer of parts and synchronizing the movements of the tools of the two machines, this synchronization being essential to reduce costs and optimize production and to allow a single rate of processing on both machines when the shaping steps are spread over the two machines.
- the workflow of a workpiece can be carried out according to several programming combinations that are chosen according to the complexity of the profile to be obtained, the investment in specific tools or the desired rate:
- On tooling plate and a specific part (on spinning wheel for example), a part whose definition is not completely fixed on a part or evolution of a piece initially provided on a tool plate.
- a machine according to the invention has a great flexibility of use and can meet all the industrial needs of wire shaping with the best optimization cost / rate and / or cost / complexity of shaping, and this even for average rates , which was not possible before.
- the piece can be cut after the first shaping, after the transfer between the two machines or after the second shaping; a first forming on the first machine can be performed on a part, while the final shaping of the previous part is done on the second machine which increases productivity.
- a machine of this type comprises active means, a work plate, a tool plate, tie rods and tools, the autonomous active means of which, independent and secured to the work plate, actuate levers connected by tie rods to the tools. mounted on the tool plate, the active means being mounted on a common translation means via a disengageable means, said active means (60,61,62,63) being driven by brushless electric motors (70) by means of ball screws, and the levers (50,51,52,53) for actuating the tools (21,22,23,24,25) being connected to the tie rods (30,31,32 , 33) by connections (40,41,42,43) by one of their ends (513) and, by translation means, by the other end (511).
- a machine of this type is characterized in that the common translation means (45) of the active means (60, 61, 62, 63) is a rotating screw (45) driven by a motor (90): the disengageable means being half-nuts engaged on the same screw.
- a machine of this type is characterized in that the active means (60,61,62,63) are, in the disengaged position, fixed to the work plate (1).
- its driving method is characterized in that, after studying the movements of tools, the coordinates of the connection points are introduced, the characteristics of the active means are memorized (60, 61, 62, 63) and in that the processing unit calculates the theoretical starting points of the motors so that the tools work in masked time.
- said method takes into account the inertia of the system to determine the actual starting points.
- the processing unit calculates the displacements of the connection points when modifying the characteristics of the active means (60,61,62,63) and / or one of the values of the coordinates of the connection points .
- the beginnings and the ends of feeding coincide with the beginnings and the ends of cycles.
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Numerical Control (AREA)
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Abstract
L' invention concerne une machine pour le façonnage automatique de pièces par différents pliages réalisés dans un même plan ou dans des plans différents, caractérisée en ce qu'elle comporte en combinaison un premier dispositif (1) pour réaliser un façonnage séquentiel à outils standards pli par pli, et un deuxième dispositif mettant en oeuvre une plaque d'outillages (7), les deux dispositifs étant gérés par une commande numérique unique. Le procédé de pilotage d'une telle machine se caractérise en ce que la commande numérique prévoit la possibilité de réaliser une ébauche d'une pièce pli par pli sur le premier dispositif puis de transférer la pièce sur le deuxième dispositif de façon à terminer la pièce, et/ou la commande numérique prévoit la possibilité de façonner une partie de la pièce sur le premier dispositif et de façonner la ou les parties restantes sur le deuxième dispositif, et/ou la commande numérique prévoit la possibilité d'utiliser chaque machine seule, et/ou la commande numérique prévoit la possibilité de mettre en oeuvre les deux machines pour réaliser la même pièce.
Description
Machine de pliage de fil combinant un dispositif de façonnage séquentiel et un dispositif mettant en œuyre une plaque d'outillages.
La présente invention concerne un nouveau concept de machine de pliage de fil et ses procédés de pilotage. Actuellement, il existe deux grands types de machines de pliage de fil.
Un premier type de machine travaille de manière séquentielle, plis après plis, en utilisant des outillages standards simples et économiques, par exemple des outils appelés "tournette", avec éventuellement un dispositif de rotation du fil permettant de réaliser des plis dans des plans différents.
Ce type de machine convient parfaitement pour façonner de petites séries de pièces, au plan de la qualité du façonnage et au plan de la rentabilité et du coût par pièce.
A titre d'exemple, la demande de brevet EP 0 865 842 décrit une machine pour façonnage séquentiel à deux têtes de pliage, ces deux têtes ne pouvant travailler simultanément la même pièce, et un transfert à l'aide d'un préhenseur est toujours nécessaire pour changer de tête et réaliser un façonnage plan. Cette machine présente les inconvénients cités dessus à savoir qu'elle convient uniquement pour des productions à cadences faibles. En outre, une machine pour façonnage séquentiel demande un procédé de pilotage apte à programmer une géométrie.
Un deuxième type de machine automatique de pliage permet de façonner une pièce à plusieurs plis sur une plaque d'outillages dont les outils sont actionnés en temps masqué pour augmenter la productivité et travailler à cadence élevée.
Une telle machine est commandée par commande numérique et est décrite dans le brevet européen EP 0301 972.
Plus particulièrement, il s'agit d'une machine de pliage de fil et son procédé de pilotage qui est un procédé apte à programmer les mouvements des actionneurs.
Une telle machine, en raison de son coût, convient pour le façonnage de pièces en grandes séries. Les machines citées ci-dessus ne présentent pas une rentabilité optimum pour le façonnage de moyennes séries de pièces, en effet la machine séquentielle travaille à cadence trop faible, et la machine à plaque d'outillages représente un investissement
important. Dans les deux cas, l'incidence est un coût par pièce non optimisé pour une fabrication en moyenne série.
A titre d'illustration des problèmes de production rencontrés, si une production nécessite une cadence de quelques pièces par minute, par exemple de 2 à 3 pièces par minute, l'industriel s'équipe de préférence d'une machine de type séquentiel, et si la production d'une pièce similaire nécessite une cadence élevée par exemple 30 à 60 pièces par minute, il s'équipe d'une machine à table d'outillage. Par contre, s'il doit produire une pièce à une cadence intermédiaire par exemple 10 à 12 pièces par minute, voire 8 à 30 pièces par minute, il n'a pas dans l'art antérieur à sa disposition de machines répondant à sa demande pour des coûts optimums.
Il n'existe pas actuellement de machine permettant de diminuer le coût par pièce dans le cas de façonnage en moyenne série, et la présente invention a donc pour objectif d'apporter une solution à ce problème.
L'invention consiste en une machine pour le façonnage automatique de pièces par différents pliages réalisés dans un même plan ou dans des plans différents, caractérisée en ce qu'elle comporte en combinaison un premier dispositif pour réaliser un façonnage séquentiel à outils standards pli par pli, et un deuxième dispositif mettant en œuvre une plaque d'outillages, les deux dispositifs étant gérés par une commande numérique unique apte à programmer à la fois une géométrie et les mouvements d'actionneur pour une cadence moyenne .
Il s'agit bien d'une combinaison de deux machines car d'une part les deux techniques de façonnage ont toujours été en opposition, les procédés de programmation étant différents l'un de l'autre, l'un étant basé sur une commande numérique de la géométrie d'une pièce, l'autre basé sur un paramétrage électromécanique de cames, car d'autre part elles permettent d'optimiser la production pour un façonnage de moyennes séries ce qui n'est pas possible dans l'art antérieur, et car enfin il y a suppression d'un bras actionneur pour le changement de têtes dans le cas d'un façonnage plan.
De façons préférentielles la machine se caractérise en ce que le premier dispositif comporte au moins une tournette et/ou en ce qu'elle comporte en outre au moins une pince tournante et/ou la plaque d'outillages pouvant être montée et actionnée dans un
plan différent du plan de façonnage du premier dispositif, et comporte en outre un dispositif de transfert adapté au changement de plan.
En outre, le procédé de pilotage selon l'invention se caractérise en ce que la commande numérique prévoit la possibilité de réaliser une ébauche d'une pièce pli par pli sur le premier dispositif puis de transférer la pièce sur le deuxième dispositif de façon à terminer la pièce, et/ou la commande numérique prévoit la possibilité de façonner une partie de la pièce sur le premier dispositif et de façonner la ou les parties restantes sur le deuxième dispositif, et/ou la commande numérique prévoit la possibilité d'utiliser chaque machine seule, et/ou la commande numérique prévoit la possibilité de mettre en œuvre les deux machines pour réaliser la même pièce.
On comprendra mieux l'invention à l'aide des figures 1 et 2 annexées qui représentent schématiquement en vue de face et en vue en coupe selon AA une machine selon une variante non limitative de l'invention.
On rappelle également, à l'aide des figures 3 et 4 annexées, le principe d'une machine numérique selon le brevet européen EP 0 301 972 et son procédé de fonctionnement.
La machine représentée sur les figures est une combinaison d'une machine à façonnage séquentiel (1) et d'une machine à façonnage sur table équipée d'une plaque d'outillages (2) telle que décrite dans le brevet EP 0 301 972 cité en introduction. Sur l'exemple des figures 1 à 2 la machine séquentielle (1) comporte des outillages standards, par exemple des tournettes (3.4) mobiles selon deux axes (x) et (y) pour réaliser des plis dans un plan (x,y), et éventuellement une pince tournante (5) lorsque le profil de la pièce nécessite un pli dans une direction inclinée par rapport au plan(x,y).
Sur la variante des figures 1 à 2, la deuxième machine dispose d'une table (6) équipée d'une plaque d'outillages (7) chaque outil étant mobile de façon autonome et entraîné mécaniquement par des systèmes à tirants tels que (8) et non représentés en détail sur ces figures, chacun commandé par un programme prédéterminé d'une commande numérique (9).
Comme expliqué dans le brevet sus-mentionné, cet ensemble d'outils permet de réaliser des pièces complexes et/ou des pièces à cadence élevée.
Dans la variante représentée sur les figures, la plaque d'outillages (7) est positionnée dans le plan (x,y) de travail de la première machine, et le même dispositif
d'avance de fil peut transférer directement le fil de la première à la deuxième machine, dans ce cas il y a donc suppression d'un moyen de transfert.
Une même commande numérique gère les outils des deux machines, elle est donc apte à programmer à la fois une géométrie et les actionneurs de la plaque ce qui permet de combiner entre elles les étapes de programmation.
Selon une autre variante de réalisation non représentée, on peut prévoir de décaler les plans de façonnage des deux machines selon une direction horizontale (z) et il convient dans ce cas de prévoir un bras ou autre moyen de transfert de la pièce du plan de façonnage (x,y) de la première machine au plan de façonnage de la table d'outillage
(7)-
La combinaison des deux machines a donc pour avantage de faciliter le transfert des pièces et de synchroniser les mouvements des outils des deux machines, cette synchronisation étant essentielle pour diminuer les coûts et optimiser la fabrication et pour permettre une cadence unique de façonnage sur les deux machines lorsque les étapes du façonnage sont réparties sur les deux machines.
Le déroulement du façonnage d'une pièce peut s'effectuer selon plusieurs combinaisons de programmation qui sont choisies en fonction de la complexité du profil à obtenir, de l'investissement en outillage spécifique ou de la cadence souhaitée :
1) on peut, par exemple, réaliser une ébauche pli par pli de pièce sur la première machine (1) puis transférer la pièce et effectuer les opérations complexes, et/ou travailler à cadence élevée, sur la deuxième machine de façon à terminer la pièce. Cette technique voit en particulier une application pour des façonnages complexes (par exemple en cas de changement de plan délicat, ou en cas de réalisation de boucles fermées). La réalisation d'une ébauche sur la première machine permet de réduire la complexité de l'outillage de la deuxième machine et donc le coût global par pièce.
2) On peut également envisager de façonner une partie de la pièce sur la première machine (1) et de finaliser la ou les parties restantes sur la deuxième machine (2).
3) On peut également utiliser chaque machine seule en fonction du besoin. Par exemple, pour réaliser des prototypes, seule la première machine est utilisée ou,
pour réaliser certaines pièces immédiatement en grande série, c'est la deuxième machine qui sera la plus appropriée. 4) Une solution mettant en œuvre les deux machines pour la réalisation d'une même pièce peut aussi être envisagée dans les cas suivants : augmentation progressive des cadences, produire plusieurs pièces avec une partie commune
(sur plaque d'outillages) et une partie spécifique (sur tournette par exemple), pièce dont la définition n'est pas complètement figée sur une partie ou évolution d'une pièce initialement prévue sur plaque d'outillages.
Ainsi, une machine selon l'invention présente une grande souplesse d'utilisation et peut répondre à tous les besoins industriels du façonnage de fil avec la meilleure optimisation coût/cadence et/ou coût/complexité du façonnage, et ceci même pour des cadences moyennes, ce qui n'était pas réalisable auparavant.
Selon ces techniques, la pièce peut être coupée après le premier façonnage, après le transfert entre les deux machines ou après le deuxième façonnage ; un premier façonnage sur la première machine peut s'effectuer sur une pièce, tandis que le façonnage final de la pièce précédente s'effectue sur la deuxième machine ce qui augmente la productivité.
Toutes ces possibilités de façonnages sont rendues possibles parce que les machines sont commandées ensemble, elles concourent donc à rendre possible des programmes de façonnage qui n'étaient pas possibles quand chacune travaillait séparément dans l'art antérieur, et permet aussi de programmer une cadence unique de façonnage par les deux machines lorsque les étapes du façonnage sont réparties sur les deux machines.
On rappelle ici le principe de fonctionnement d'une machine à plaque d'outillage et son procédé de commande à l'aide des figures 3 et 4.
Une machine de ce type comprend des moyens actifs, une plaque de travail, une plaque d'outillages, des tirants et des outils, dont les moyens actifs autonomes, indépendants et solidarisés à la plaque de travail actionnent des leviers reliés par des tirants aux outils montés sur la plaque d'outillages, les moyens actifs étant montés sur un moyen de translation commun par l'intermédiaire d'un moyen débrayable, lesdits moyens actifs (60,61,62,63) étant mus par des moteurs électriques sans balai
(70) par l'intermédiaire de vis à billes, et les leviers (50,51,52,53) d'actionnement des outils (21,22,23,24,25) étant reliés aux tirants (30,31,32,33) par des connections (40,41,42,43) par l'une de leurs extrémités (513) et, au moyen de translation, par l'autre extrémité (511). De façon préférentielle, une machine de ce type se caractérise en ce que le moyen de translation commun (45) des moyens actifs (60,61,62,63) est une vis tournante (45) entraînée par un moteur (90) : les moyens débrayables étant des demi-écrous en prise sur cette même vis.
De façon préférentielle, une machine de ce type se caractérise en ce que les moyens actifs (60,61,62,63) sont, en position débrayée, fixés à la plaque de travail (1).
En outre, son procédé de pilotage se caractérise en ce que, après étude des mouvements d'outils, on introduit les coordonnées des points de liaison, on mémorise les caractéristiques des moyens actifs (60,61,62,63) et en ce que l'unité de traitement calcule les points de démarrage théorique des moteurs de façon que les outils travaillent en temps masqué.
De façon préférentielle, ledit procédé prend en compte l'inertie du système pour déterminer les points réels de démarrage.
En outre, de façon préférentielle, l'unité de traitement calcule les déplacements des points de liaison lorsque l'on modifie les caractéristiques des moyens actifs (60,61,62,63) et/ou une des valeurs des coordonnées des points de liaison.
Enfin, de façon préférentielle, les débuts et les fins d'amenage coïncident avec les débuts et les fins de cycles.
L'homme du métier pourra aisément se reporter à la description correspondante pour se remémorer le fonctionnement de ce type de machine mettant en œuvre une plaque d'outillages.
Claims
1. Machine pour le façonnage automatique de pièces par différents pliages réalisés dans un même plan ou dans des plans différents, caractérisée en ce qu'elle comporte en combinaison un premier dispositif (1) pour réaliser un façonnage séquentiel à outils standards pli par pli, et un deuxième dispositif mettant en œuvre une plaque d'outillages (7), les deux dispositifs étant gérés par une commande numérique unique.
2. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le premier dispositif comporte au moins une tournette (3 ou 4).
3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins une pince tournante (5).
4. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la plaque d'outillages peut être montée et actionnée dans un plan différent du plan de façonnage (x,y) du premier dispositif, et comporte en outre un dispositif de transfert adapté au changement de plan.
5. Machine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le dispositif à plaque d'outillages comprend des moyens actifs, une plaque de travail, une plaque d'outillages, des tirants et des outils, dont les moyens actifs autonomes, indépendants et solidarisés à la plaque de travail actionnent des leviers reliés par des tirants aux outils montés sur la plaque d'outillages, les moyens actifs étant montés sur un moyen de translation commun par l'intermédiaire d'un moyen débrayable, lesdits moyens actifs (60,61,62,63) étant mus par des moteurs électriques sans balai (70) par l'intermédiaire de vis à billes, et les leviers (50,51,52,53) d'actionnement des outils (21,22,23,24,25) étant reliés aux tirants
(30,31,32,33) par des connections (40,41,42,43) par l'une de leurs extrémités (513) et, au moyen de translation, par l'autre extrémité (511).
6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que le moyen de translation commun (45) des moyens actifs (60,61,62,63) est une vis tournante (45) entraînée par un moteur (90) : les moyens débrayables étant des demi-écrous en prise sur cette même vis.
7. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens actifs (60,61,62,63) sont, en position débrayée, fixés à la plaque de travail (1).
8. Procédé de pilotage d'une machine selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une même commande numérique synchronise les outils de deux machines.
9. Procédé de pilotage d'une machine selon la revendication 8, caractérisé en ce que la commande numérique prévoit la possibilité de réaliser une ébauche d'une pièce pli par pli sur le premier dispositif (1) puis de transférer la pièce sur le deuxième dispositif (2) de façon à terminer la pièce.
10. Procédé de pilotage d'une machine selon l'une des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que la commande numérique prévoit la possibilité de façonner une partie de la pièce sur le premier dispositif (1) et de façonner la ou les parties restantes sur le deuxième dispositif (2).
11. Procédé de pilotage d'une machine selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la commande numérique prévoit la possibilité d'utiliser chaque machine seule.
12. Procédé de pilotage d'une machine selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que la commande numérique prévoit la possibilité de mettre en œuvre les deux machines pour réaliser la même pièce.
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