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CA 02867641 2014-09-17
WO 2013/144477 1 PCT/FR2013/050522
Machine de cintrage à tête de pliage mobile autour d'un nez de pliage fixe
Domaine technique et état de l'art
L'invention concerne une machine pour le cambrage, le formage, le pliage ou le
cintrage d'une barre selon un axe de
pliage, machine comportant :
= un bras,
= un nez de pliage porté par le bras,
= une tête de pliage comprenant un doigt de pliage rotatif par rapport à
l'axe de pliage, et
= un poste d'amenage situé en amont du nez de pliage pour déplacer une
barre selon un axe de défilement et à
travers le nez de pliage.
Une telle machine est notamment connue du document FR 2 806 943 qui décrit une
machine dans laquelle la tête de
pliage est mobile en translation selon un axe perpendiculaire à l'axe de
défilement de la barre, le nez de pliage, porté
par le bras, est mobile en translation selon l'axe de défilement par rapport
au bâti et donc par rapport à la tête de
pliage. Cette machine permet de réaliser un grand nombre de formes, notamment
des boucles, et des formes de
diamètres variés. Cependant, la rigidité du nez de pliage est altérée, par le
fait que le nez est porté par un support
mobile et par les jeux mécaniques inhérents au guidage du nez télescopique.
De plus la disposition du nez mobile impose, dans la majorité des séquences de
pliage utilisant cette disposition, de
déplacer la barre dans la même proportion que le nez. Il s'ensuit des
mouvements alternatifs supplémentaires à ceux
nécessités uniquement par le pliage, et donc une perte de précision dans le
positionnement axial de la barre.
D'autre part, le nez à déplacement axial impose de recourir à un tube-guide-
barre télescopique, présentant des
qualités de guidage limitées.
Description de l'invention
L'invention propose une nouvelle machine, ne présentant pas les inconvénients
d'une machine telle que décrite ci-
dessus. Plus précisément, l'invention propose une machine pour le cambrage, le
formage, le pliage ou le cintrage
d'une barre selon un axe de pliage, machine comportant :
= un bras,
= un nez de pliage porté par le bras,
= une tête de pliage comprenant un doigt de pliage rotatif par rapport à
l'axe de pliage,
= un poste d'amenage situé en amont du nez de pliage pour déplacer la barre
selon un axe de défilement et à
travers le nez de pliage.
La machine selon l'invention est par ailleurs caractérisée en ce que la tête
de pliage comprend également :
= une première bielle portant le doigt de pliage,
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= une deuxième bielle dont une tête est couplée à une tête de la première
bielle en rotation par rapport à un axe
d'articulation perpendiculaire à l'axe de défilement,
= un premier moyen d'entraînement pour entraîner en translation un pied de
la première bielle selon un axe
parallèle à l'axe de défilement, et un deuxième moyen d'entraînement pour
entraîner en translation un pied de la
deuxième bielle selon un axe parallèle à l'axe de défilement.
Ainsi, dans une machine selon l'invention, la tête de pliage est entraînée en
mouvement par la combinaison de deux
bielles dont le pied est entraîné en translation selon un axe parallèle à
l'axe de défilement du fil. Une commande
appropriée des moyens d'entraînement en translation du pied des bielles permet
un déplacement du doigt de pliage
par rapport au bâti et au nez de pliage, en translation selon l'axe de
défilement (par ex. horizontal) et / ou en
translation selon un axe (par ex. vertical) perpendiculaire à l'axe de
défilement comme on le verra mieux plus loin. Il
est ainsi possible de réaliser au moins les mêmes formes qu'avec une machine
selon l'art antérieur décrit ci-dessus.
Mais une commande appropriée des moyens d'entraînement en translation du pied
des bielles permet également des
déplacements du doigt de pliage selon d'autres trajectoires dans un plan de
pliage passant par l'axe de défilement de
sorte qu'il est possible de réaliser un grand nombre de formes.
Dans une machine selon l'invention, le nez de pliage peut être fixe par
rapport au bras, car le mouvement de
translation du nez de pliage par rapport à la tête de pliage peut être réalisé
par une commande appropriée des
moyens d'entraînement en translation du pied des bielles. Le déplacement de la
tête de pliage étant plus rapide qu'un
déplacement du nez de pliage, la vitesse d'exécution des pliages est plus
grande. De plus, dans une machine selon
l'invention, les jeux mécaniques notamment au niveau du nez de pliage fixe
sont limités. La qualité des pièces
réalisées est ainsi améliorée.
Les têtes des deux bielles étant connectées entre elles, et le doigt de pliage
étant porté par l'une des bielles, la
commande en translation des pieds des deux bielles est suffisante pour
entraîner la tête de pliage (les bielles, le doigt
de pliage) en mouvement. Une commande spécifique du mouvement latéral de la
tête de pliage n'est pas nécessaire.
Le bras peut être monté rotatif par rapport au bâti selon l'axe de défilement.
Ceci permet, avant de réaliser un pliage,
d'orienter le nez de pliage par rapport à la tête de pliage.
La tête de pliage peut encore comprendre un galet de cintrage monté rotatif
par rapport à son axe (ie selon un axe du
galet) parallèle à l'axe de pliage. Le galet permet de réaliser des formes
spécifiques, notamment des boucles et des
pliages au delà de 1800.
Le doigt de pliage peut également être en rotation libre selon son axe (ie
selon un axe du doigt de pliage) parallèle à
l'axe de pliage, ce qui limite considérablement les efforts de frottement du
doigt de pliage sur la barre à plier.
Selon une variante, le doigt de pliage, et le galet s'il y en a un, sont fixés
sur la tête de pliage, par exemple sur la
première bielle, rotatifs par rapport à la tête de pliage. Selon une autre
variante, la tête de pliage comprend un outil
monté de manière amovible sur la tête de pliage ; l'outil comprend une pièce
support sur laquelle le doigt de pliage
(et le galet s'il y en a un), est monté ; la tête de pliage comprend un moyen
pour entraîner en rotation la pièce support
de l'outil selon l'axe de pliage. Dit autrement, le doigt de pliage, et le
galet s'il y en a un, sont montés sur une pièce
support, l'ensemble pièce support, doigt de pliage et galet formant un outil ;
l'outil étant monté de manière amovible
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sur la tête de pliage, il est ainsi très facile d'en changer pour réaliser des
pliages de formes et / ou de diamètres
différents, tout en conservant les mêmes moyens d'entraînement de la tête de
pliage en mouvement.
Dans un mode de réalisation, l'outil peut comprendre un ergot de fixation
s'étendant depuis une première face de la
pièce support l'outil ; le doigt de pliage et éventuellement le galet
s'étendent depuis une deuxième face de la pièce
support de l'outil, et la tête de pliage comprend en complément :
= un mors adapté à recevoir l'ergot de fixation et à immobiliser l'ergot de
fixation en rotation et en translation,
et
= un moyen pour entraîner le mors en rotation selon l'axe de pliage.
L'ergot de l'outil et le mors de la tête de pliage forme ensemble un moyen de
fixation amovible de l'outil sur la tête
de pliage. Lorsque l'outil est monté sur la tête de pliage, l'axe du mors,
l'axe de l'ergot et l'axe de pliage sont
confondus. Le mors est par exemple fixé sur la tête de la première bielle.
L'axe du doigt de pliage ou l'axe du galet de cintrage peut être confondu avec
l'axe de pliage pour des pliages
spécifiques.
En fonction de la forme extérieure de la barre à plier, la surface externe
latérale du doigt de pliage et / ou du galet de
cintrage peut présenter une surface de révolution autour de l'axe du doigt de
pliage ou de l'axe du galet de cintrage,
par exemple une surface cylindrique, ou bien une surface en portion de tube
fermée sur elle-même (forme de tube
coupé refermé sur lui-même, forme de révolution obtenue à partir d'un arc de
cercle). Une telle surface est bien
adaptée pour permettre la rotation du doigt de pliage ou du galet sur lui-même
au fur et à mesure du déplacement du
doigt de pliage ou du galet le long de la barre à plier, ce qui limite les
efforts de frottement.
Selon une variante, la surface externe du doigt de pliage est localement, sur
une portion de la dite surface externe :
= plane, dans un plan parallèle à l'axe du doigt de pliage ou l'axe du
galet de cintrage, ou
= cylindrique concave, selon un axe perpendiculaire à l'axe du doigt de
pliage ou l'axe du galet de cintrage, un
diamètre du cylindre correspondant au diamètre d'une barre à plier.
Une telle surface est bien adaptée pour épouser au mieux les formes d'une
barre à plier et permet la réalisation de
plis sans glissement du doigt de pliage ou du galet de cintrage sur la barre à
plier.
Brève description des figures
L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de
l'invention apparaîtront à la lumière de
la description qui suit d'exemples de réalisation d'une machine de cintrage
selon l'invention. Ces exemples sont
donnés à titre non limitatif. La description est à lire en relation avec les
dessins annexés dans lesquels :
= la figure la est un schéma partiel d'une machine selon l'invention, outil
sorti de son logement
= la figure lb est un schéma cinématique des éléments de la figure la,
= la figure 2a montre un outil comprenant un doigt de pliage
= la figure 2b montre un outil comprenant un doigt de pliage et un galet
= la figure 2c montre un autre outil comprenant un doigt de pliage et un
galet
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= les figures 3a et 3b montrent la cinématique d'un pliage sur le nez de
pliage
= les figures 4a et 4b montrent la cinématique d'un pliage sur l'axe de
pliage
= les figures 5a à 5c montrent la cinématique d'un pliage décalé (5a =
position en fin du 2ème pli, 5b = position
en début du 3ème pli, 5c = position en fin du 3ème pli)
= les figures 6a et 6b montrent la cinématique de réalisation deux contre-
plis en une fois
= les figures 7a et 7b montrent la cinématique d'un pli sans glissement.
Pour simplifier la lecture on a utilisé, dans la description le seul terme
"barre" pour désigner plus généralement une
pièce brute pouvant être une barre, un fil, un tube, un profilé avant
cintrage.
Egalement pour simplifier, on a choisi de décrire les réalisations et les
mouvements des éléments de la machine
selon l'invention par rapport au plan horizontal des figures, correspondant au
plan vertical de la machine sur pied,
Les termes "haut", "bas" sont ainsi définis par rapport au plan des figures.
Mais ces réalisations sont bien entendu
reproductibles dans tous les plans de travail.
Enfin, les termes "amont" et "aval" sont définis de manière habituelle, le
long de la barre à plier et selon le sens de
défilement de la barre.
Description d'un mode de réalisation de l'invention
Dans les exemples représentés, une machine selon l'invention comporte :
= un bras 10, rotatif autour de l'axe de défilement et fixé à un bâti
statique non représenté,
= un nez de pliage 20 porté par le bras 10, et fixe par rapport au bras,
= une tête de pliage 50 sur laquelle est fixé un outil 70 rotatif selon un
axe de pliage,
= un poste d'amenage (non représenté) situé en amont du nez de pliage pour
déplacer une barre selon un axe de
défilement et à travers le nez de pliage.
La tête de pliage comprend également :
= une première bielle 80 dont une tête 81 porte l'outil 70,
= une deuxième bielle 90 dont une tête 91 est couplée à la tête 81 de la
première bielle 80 en rotation par
rapport à un axe d'articulation A perpendiculaire à l'axe de défilement B et
parallèle à l'axe de pliage P.
La tête de pliage comprend encore un premier moyen d'entraînement 30 pour
entraîner en translation un pied 82 de
la première bielle selon un axe parallèle à l'axe de défilement, et un
deuxième moyen d'entraînement 40 pour
entraîner en translation un pied 92 de la deuxième bielle 90 selon un axe
parallèle à l'axe de défilement. Le pied 82
de la première bielle 80 est libre en rotation par rapport au moyen
d'entraînement 30 et peut ainsi tourner librement
selon un axe parallèle à l'axe de pliage. De manière similaire, le pied 92 de
la deuxième bielle est libre en rotation
par rapport au moyen d'entraînement 40 et peut ainsi tourner librement selon
un axe parallèle à l'axe de pliage.
Dans l'exemple des figures 2a, 2b, 2c notamment, l'outil 70 comprend une pièce
support 71 comprenant un ergot de
fixation 74 s'étendant depuis une première face de la pièce support 71 de
l'outil.
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La tête de pliage 50 comprend un moyen pour entraîner l'outil en rotation
selon l'axe de pliage P. Dans les exemples
représentés, ce moyen d'entraînement comprend :
= un mors 60 adapté à recevoir l'ergot de fixation 74 et à immobiliser
l'ergot de fixation, et
= un moyen (non représenté) pour entraîner le mors en rotation selon l'axe
de pliage ; l'axe de pliage, l'axe du
mors et l'axe de l'ergot sont confondus lorsque l'outil est monté dans le
mors.
L'axe de pliage P est l'axe de la tête de pliage autour duquel le doigt de
pliage est susceptible d'être entraîné en
rotation.
Des outils différents permettent de réaliser des pliages ou des cintrages
différents sur des barres de diamètre et de
forme différents, en fonction notamment de la forme et du diamètre du doigt de
pliage, de la présence ou non d'un
galet, de la forme et du diamètre du galet, de la position de l'axe du doigt
de pliage et / ou de l'axe du galet par
rapport à l'axe de pliage, etc. Un outil monté sur la tête de pliage peut être
aisément remplacé par un autre.
Dans les exemples représentés figures. 2a, 2b, 2c, le doigt de pliage 72
s'étend depuis une deuxième face de la pièce
support et est monté en rotation libre par rapport à l'axe D du doigt de
pliage, parallèle à l'axe P de pliage.
Dans l'exemple figure 2a, l'outil comprend également un galet de cintrage
s'étendant parallèlement au doigt de
pliage, depuis la deuxième face de la pièce support selon un axe G du galet
confondu avec l'axe P de pliage. Le galet
est ici monté en rotation libre sur son axe.
Dans les exemples des figures 2b, 4a, 4h notamment, l'outil comprend également
un galet 73 de cintrage s'étendant
parallèlement au doigt 72 de pliage, depuis la deuxième face de la pièce
support selon un axe G du galet parallèle à
l'axe P de pliage. Le galet est ici monté en rotation libre sur son axe.
Dans l'exemple des figures 4a, 4b, 6a, 6b notamment, l'axe du G galet est
confondu avec l'axe P de pliage et l'axe D
du doigt de pliage est décalé par rapport à l'axe P de pliage. Dans l'exemple
des figures 8a, 8b notamment, l'axe du
galet et l'axe du doigt de pliage sont décalés par rapport à l'axe de pliage.
Dans l'exemple des figures 3a, 3b, la surface externe latérale du doigt de
pliage est une surface de révolution autour
de l'axe du doigt de pliage, plus précisément une surface en creux formant une
gorge dans laquelle peut venir se
positionner une barre cylindrique à plier. La barre est ainsi parfaitement
maintenue latéralement et ne peut se
déplacer en translation selon l'axe de pliage.
Dans l'exemple des figures 7a, 7b, la surface externe du doigt de pliage est
localement cylindrique concave, selon un
axe perpendiculaire à l'axe du doigt de pliage ou l'axe du galet de cintrage,
un diamètre du cylindre correspondant au
diamètre d'une barre à plier. Elle est ainsi parfaitement adaptée à venir en
appui sur la surface d'un tube pour la
réalisation d'un pli sans glissement.
Les moyens d'entraînement en rotation du doigt par rapport à l'axe de pliage
et les moyens d'entraînement en
translation des extrémités 82, 92 des bielles sont commandés par des moyens de
commande numériques, en d'autre
terme par un logiciel de commande paramétrable par un utilisateur en fonction
des pliages à réaliser. L'axe de pliage
de la machine est un axe horizontal, perpendiculaire à l'axe longitudinal de
la barre à plier. Les moyens
d'entraînement en translation des extrémités 82, 92 des bielles permettent de
positionner avec précision le point
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d'intersection de l'axe de pliage de la machine dans le plan vertical passant
par l'axe longitudinal de la barre à plier.
Ensuite, la rotation du doigt de pliage selon l'axe de pliage, éventuellement
en combinaison avec un déplacement
simultané de l'axe de pliage, permet de réaliser le pliage recherché, comme on
va le voir dans les exemples ci-
dessous.
Quelques exemples de pliages réalisables avec une machine selon l'invention
vont maintenant être décrits en relation
avec les figures 3 à 8. Sur les figures, les flèches indiquent les mouvements
effectués par l'outil pour réaliser un
pliage.
Les figures 3a, 3b montrent la cinématique d'un pliage d'une barre cylindrique
sur le nez de pliage. L'outil utilisé
comprend seulement un doigt de pliage, dont l'axe est décalé par rapport à
l'axe de pliage. La barre est amenée à
travers le nez de pliage, et est immobilisée dans le nez de pliage. En
position initiale (fig. 3a), le doigt de pliage 72
est positionné sous la barre, au contact de la barre. L'axe de pliage,
perpendiculaire à l'axe de la barre, et passe par
l'axe de la barre. Pour réaliser le pli, le doigt est entraîné en rotation
selon l'axe de pliage, jusqu'à sa position finale
(fig. 3b). La forme du pli est ici donnée par la forme du nez de pliage.
Les figures 4a, 4b montrent la cinématique de réalisation d'un pli sur l'axe
de pliage. L'outil utilisé comprend un
galet dont l'axe est confondu avec l'axe de pliage, et un doigt de pliage dont
l'axe est décalé par rapport à l'axe de
pliage. La barre est amenée à travers le nez de pliage, et dépasse en aval du
nez de pliage d'une longueur suffisante
pour former le pli sans que la tête de pliage vienne au contact du nez de
pliage. En position initiale (fig. 4a), l'axe de
pliage est positionné par rapport à la barre de sorte que le galet et le doigt
de pliage soient en contact avec la barre à
plier, l'un étant au dessus et l'autre au dessous de la barre. Puis le doigt
de pliage est entraîné en rotation et glisse ou
roule sur l'extrémité de la barre qui se plie, jusqu'à la position finale
(fig. 4b). La tête de pliage étant suffisamment
éloignée du nez de pliage, le pliage peut aller dans l'exemple représenté
jusqu'à la réalisation d'une boucle fermée.
Les figures 5a à 5c montrent la cinématique de réalisation de plusieurs plis
successifs à 90 le long d'une barre
cylindrique. L'outil utilisé est le même que dans l'exemple des figures 4a,
4b. Sur la figure 5a, le premier pli (le plus
proche du nez de pliage le long de la barre) est déjà réalisé et le deuxième
pli, en aval du premier vient d'être
terminé. Le galet est positionné à l'intérieur du deuxième pli, et le doigt de
pliage est positionné à l'extérieur du
deuxième pli, en aval du galet. Pour réaliser le troisième pli, l'axe de
pliage est tout d'abord décalé en translation
selon un axe parallèle à l'axe de la barre dans le nez de pliage jusqu'à la
position où le pliage doit être réalisé (fig.
5b), puis le doigt est entraîné en rotation pour réaliser le pliage (fig. 5c).
Dans l'exemple des figures 5a-5c, une pièce
plate à section rectangulaire a ainsi été réalisée.
Les figures 6a, 6b montrent la cinématique de réalisation simultanée de deux
contre-plis, l'un sur le nez de pliage,
l'autre autour du galet. L'outil utilisé est le même que dans l'exemple des
figures 4a, 4b. En position initiale, l'axe de
pliage et le doigt de pliage sont positionnés de sorte que le doigt et le
galet soient positionnés de part et d'autre de la
barre à plier et en contact avec la barre. Le pli est ensuite réalisé en
déplaçant la tête de pliage (et donc l'axe de
pliage) selon une trajectoire courbe jusqu'à sa position finale (fig. 6b), le
doigt de pliage étant maintenu immobile
par rapport à l'axe de pliage. On notera qu'ici seul l'axe de pliage est
déplacé pendant la phase de pliage. Au
contraire des exemples précédents où seul le doigt de pliage était déplacé en
rotation par rapport à l'axe de pliage
pendant la phase de pliage, l'axe de pliage (et donc la tête de pliage)
restant immobile.
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Les figures 7a, 7b montrent la cinématique de réalisation d'un pli sans
glissement d'une barre cylindrique sur le nez
de pliage de la machine. L'outil utilisé ici comprend un doigt de pliage dont
l'axe est décalé par rapport à l'axe de
pliage. Le galet est dans cet exemple inutile. En position initiale (fig. 7a),
le doit de pliage est en appui sous la barre
de sorte que la droite perpendiculaire à l'axe de pliage et passant par l'axe
du doigt soit perpendiculaire à la barre à
plier. Le pli est ensuite réalisé en déplaçant en rotation la tête de pliage
et l'axe de pliage, le doigt étant maintenu
immobile par rapport à l'axe de pliage (fig. 7b). Le pli est ici réalisé sans
glissement, c'est-à-dire que le point de
contact entre la barre et la droite perpendiculaire à l'axe de pliage et
passant par l'axe du doigt est le même pendant
toute la phase de pliage. On notera que, dans cet exemple, pendant la phase de
pliage, le doigt de pliage est
immobile, et notamment ne tourne pas sur lui-même, comme cela peut être le cas
dans les exemples précédents.
Bien sûr, bien d'autres plis peuvent être envisagés avec une machine selon
l'invention, en fonction notamment :
= de la forme et des dimensions du nez utilisé
= de la forme et des dimensions de l'outil utilisé, avec un doigt, et avec
ou sans galet
= du mouvement de l'axe de pliage (de la tête de pliage) avant et / ou
pendant la phase de pliage, le point
d'intersection de l'axe de pliage pouvant décrire une courbe quelconque dans
le plan vertical par une commande
approprié des moyens d'entraînement en translation des deuxièmes extrémités
82, 92 des bielles 80, 90,
= du mouvement de rotation du doigt de pliage par rapport à l'axe de pliage
par une commande approprié du
moyen d'entraînement en rotation du doigt de pliage.
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Nomenclature
bras
nez de pliage porté par le bras
30, 40 moyens pour entraîner en translation un pied d'une bielle 80, 90
50 tête de pliage
60 mors de la tête de pliage
70 outil
71 pièce support
74 ergot s'étendant selon l'axe de pliage lorsque l'outil est
monté dans le mors
72 doigt de pliage, rotatif par rapport à un axe D parallèle à l'axe
de pliage P
73 galet, rotatif par rapport à un axe G parallèle à l'axe de pliage P
80, 90 bielles
81, 82 : tête et pied de la bielle 80
91, 92 : tête et pied de la bielle 90
100 barre
P axe de pliage
B axe de défilement
G axe du galet
D axe du doigt
A axe de l'articulation des deux bielles 80, 90
