EP2274116B1 - Poste de façonnage de machine de façonnage de fil à bras porte-outils annulaire - Google Patents

Poste de façonnage de machine de façonnage de fil à bras porte-outils annulaire Download PDF

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EP2274116B1
EP2274116B1 EP09738293.1A EP09738293A EP2274116B1 EP 2274116 B1 EP2274116 B1 EP 2274116B1 EP 09738293 A EP09738293 A EP 09738293A EP 2274116 B1 EP2274116 B1 EP 2274116B1
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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
    • B21F3/00—Coiling wire into particular forms
    • B21F3/02—Coiling wire into particular forms helically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F35/00—Making springs from wire

Definitions

  • the present invention relates to a forming station in a wire-forming machine (see FIG. WO 01 / 74,512 ).
  • wire is a generic term used in the profession and encompasses both a wire itself as a bar or a tube.
  • a sequential numerical control forming machine performs on a wire various shaping operations such as, for example, bending, folding, etc ... and comprises different stations traversed successively by the wire.
  • the running of the wire is performed by a feeding station which brings the wire to a forming station where it is bent and shaped by tools.
  • Such a machine can make three-dimensional parts by sequential or successive bends in different planes.
  • the prior art knows two configurations of forming stations, those which realize the changes of planes between two successive folds by the relative rotation of the wire with respect to fixed folding tools, and those which realize the changes of plans by arranging the tools and their actuators on an arm rotating about the fixed axis of the wire.
  • Said folding nose is the second part of the tools. It guides the wire and presents to the first tools a variable reaction thanks to the combination of a rotation around axis of travel of the wire, and a translation in the same axis.
  • the invention consists of a forming station for a sequential machine for shaping wire, a machine in which a wire feeding station brings the wire along a running axis through a folding nose whose shape takes part.
  • forming the yarn in response to the tools of a folding head movable around the scroll axis, characterized in that the folding head is carried by an annular arm centered on the scroll axis and rotatably mounted and of which the axis of rotation is parallel to or coincident with the axis of travel, the annular arm, its guidance in rotation by bearings and by a ring gear, being mounted on a support plate arranged vertically and perpendicular to the axis of movement of the wire, and in that the support plate is movable in translation horizontally and vertically in a plane perpendicular to the axis of travel.
  • a yarn (2) traverses, along a running axis (3), a folding nose (101) and is in front of folding tools (not shown) and carried by a folding head (102) which is itself worn by an annular arm (103), the assembly being carried by a frame of the machine.
  • the annular arm (103) is rotatably mounted relative to a support plate (107) and around the scroll axis (3).
  • the annular arm (103), its rotationally guided bearings (104) and a ring gear (105), and its actuators (namely motors (106)), are mounted in a preferred embodiment on a plate.
  • support (107) arranged vertically and perpendicular to the axis of travel of the wire (3).
  • the support plate (107) is movable in translation horizontally and vertically in a plane perpendicular to the axis of travel (3) which is also the axis of rotation of the arm (103) remaining parallel to the axis of travel of the wire (3) when moving of the support plate (107).
  • the axis of rotation of the arm (103) coincides with the axis of travel of the wire (3) must be considered and as a special case of the parallelism of the two axes.
  • the plate is mounted firstly on a vertical displacement carriage (108) by first translation means (109), for example a vertical rack-and-rack system (109a) and a drive motor (109b). and secondly on a horizontal displacement carriage (110) by second translation means (111), for example a system with horizontal rails and racks (111a) and drive motor (111b).
  • first translation means for example a vertical rack-and-rack system (109a) and a drive motor (109b).
  • second translation means for example a system with horizontal rails and racks (111a) and drive motor (111b).
  • the support plate (107) has a circular opening (112) coaxial with the ring gear (105) and of lower radius. This circular opening has the function of leaving the passage to a support (118) cylindrical horizontal axis coincides with the axis of travel (3) and carrying a folding nose (101).
  • the annular arm (103) further carries a folding head (102) whose tools are not shown in the figures, orientable relative to the arm and about a vertical axis (113).
  • the orientation of the head about the axis (113) causes the bending of the wire on the bending tools and on the nose to be at a required angle, and is induced by a bevel gear (123) rotated by a motor (123a) combined with a rack pulley (123b) or any equivalent means.
  • This construction allows unlimited rotation of the arm without having a rotating collector as in the prior art.
  • the possibility of cross-movements of the plate (107) combined with the rotation of the head (112) makes it possible to position and orient the folding tools with respect to the wire.
  • the tools mounted on the folding head (112) can therefore be left, right or centered with respect to the axis (3) of the wire (2).
  • This construction enables the carriages to be moved in an annular clearance zone (114) whose width is determined by a horizontal deflection (115) and a vertical deflection (116) centered on the wire exit (117) at the bending nose. (101).
  • the nose (101) is a semi-cylindrical nose which is in this construction carried axially by a cylindrical support (118) already mentioned above.
  • This cylindrical support (118) is itself mounted on a carriage (119) movable in horizontal translation parallel to the axis of travel (3) by any appropriate means, for example by a rack system (120) driven by an engine. (121). Said carriage also carries the feeding station (1) which is not represented in figure 2 and visible in figure 3 and which brings and drives the wire along the scroll axis (3).
  • the value of the vertical (116) or horizontal (115) deflection is determined by the difference between the radius of the opening (112) and the outer radius of the cylindrical support (118) and delimits the travel zone of the carriages (114). .
  • the wire may also be cut on the wire exit (117) using one of the two translational movements of the support plate (107), and which causes the wire to shear at said wire exit (117). .
  • the commands of the various engines are managed by a numerical control whose programming is within the reach of the skilled person.

Description

  • La présente invention concerne un poste de façonnage dans une machine de façonnage de fil métallique (voir WO 01/ 74 512 ).
  • Le terme de fil métallique est un terme générique utilisé dans la profession et qui englobe aussi bien un fil proprement dit qu'une barre ou un tube.
  • Une machine séquentielle de façonnage à commande numérique effectue sur un fil diverses opérations de façonnage telles que par exemple cambrage, pliage, etc... et comporte différents postes traversés successivement par le fil.
  • Le défilement du fil est réalisé par un poste d'amenage qui amène le fil vers un poste de façonnage où il est plié et mis en forme par des outils.
  • Une telle machine peut réaliser des pièces à trois dimensions par pliages séquentiels ou successifs dans des plans différents.
  • L'art antérieur connaît deux configurations de postes de façonnage, ceux qui réalisent les changements de plans entre deux plis successifs par la rotation relative du fil par rapport à des outils de pliage fixes, et ceux qui réalisent les changements de plans en disposant les outils de pliage et leurs actionneurs sur un bras tournant autour de l'axe fixe du fil.
  • Dans la première configuration, au fur et à mesure que la pièce est façonnée et donc qu'elle prend du volume et du poids, il faut ralentir la vitesse d'orientation du fil pour limiter les effets d'inertie sur la pièce et ne pas dégrader la capabilité sur les angles entre deux plans de pliage.
  • Dans la deuxième configuration, se pose le problème d'embarquer les actionneurs et les énergies sur le bras de rotation, ce qui impose une forte inertie de la partie tournante et nécessite la mise en oeuvre de composants coûteux et sensibles pour le raccordement en énergies : collecteurs électriques tournants, joints tournants pneumatiques ou hydrauliques, etc...
  • La demanderesse s'est fixée pour objectif de résoudre les problèmes résultant de cette deuxième configuration.
  • A cet effet, elle a eu l'idée de remplacer le bras rectiligne de l'art antérieur par un bras annulaire portant les outils de pliage et pouvant par sa rotation et/ou des mouvements de translation positionner et orienter lesdits outils par rapport au fil et par rapport au nez de pliage en fonction du pli à effectuer.
  • Ledit nez de pliage constitue la seconde partie des outils. Il guide le fil et présente aux premiers outillages une réaction variable grâce à la combinaison d'une rotation autour d'axe de défilement du fil, et d'une translation dans le même axe.
  • Plus particulièrement l'invention consiste en un poste de façonnage d'une machine séquentielle de façonnage de fil métallique, machine dans laquelle un poste d'amenage de fil amène le fil selon un axe de défilement à travers un nez de pliage dont la forme participe au façonnage du fil en réaction aux outils d'une tête de pliage déplaçable autour de l'axe de défilement, caractérisé en ce que la tête de pliage est portée par un bras annulaire centré sur l'axe de défilement et monté à rotation et dont l'axe de rotation est parallèle ou confondu avec l'axe de défilement, le bras annulaire, son guidage en rotation par roulements et par une couronne dentée, étants montés sur une plaque-support disposée verticalement et perpendiculairement à l'axe de défilement du fil, et en ce que la plaque-support est mobile en translation horizontalement et verticalement dans un plan perpendiculaire à l'axe de défilement.
  • On comprendra mieux l'invention et ses avantages au regard de la description qui suit faite en références aux figures annexées suivantes :
    • figures 1 et 2 : vues générales en trois dimensions de l'invention selon une vue avant et une vue arrière.
    • figure 3 : coupe verticale d'une machine comportant un poste de façonnage selon l'invention.
    • figure 4 : vue de face d'un poste de façonnage selon l'invention.
  • En sortant d'un poste d'amenage (1) par exemple mais non limitativement celui faisant l'objet du document WO2009/118495 , un fil (2) traverse, selon un axe de défilement (3), un nez de pliage (101) et se présente devant des outils de pliage (non représentés) et portés par une tête de pliage (102) elle-même portée par un bras annulaire (103), l'ensemble étant porté par un bâti de la machine.
  • Le bras annulaire (103) est monté rotatif par rapport à une plaque-support (107) et autour de l'axe de défilement (3).
  • Le bras annulaire (103), son guidage en rotation par roulements (104) et par une couronne dentée (105), et ses actionneurs (à savoir des moteurs (106)), sont montés selon un mode de réalisation préférentielle sur une plaque-support (107) disposée verticalement et perpendiculairement à l'axe de défilement du fil (3).
  • La plaque-support (107) est mobile en translation horizontalement et verticalement dans un plan perpendiculaire à l'axe de défilement (3) qui est aussi l'axe de rotation du bras (103) restant parallèle à l'axe de défilement du fil (3) lors du déplacement de la plaque-support (107). Bien entendu, le cas où l'axe de rotation du bras (103) est confondu avec l'axe de défilement du fil (3) doit être considéré et comme un cas particulier du parallélisme des deux axes.
  • A cet effet, la plaque est montée d'une part sur un chariot à déplacement vertical (108) par des premiers moyens de translation (109) par exemple un système à glissières-crémaillères verticales (109a) et moteur d'entraînement (109b) et d'autre part sur un chariot à déplacement horizontal (110) par des seconds moyens de translation (111), par exemple un système à glissières et crémaillères horizontales (111a) et moteur d'entraînement (111b).
  • La plaque-support (107) comporte une ouverture circulaire (112) coaxiale avec la couronne dentée (105) et de rayon inférieur. Cette ouverture circulaire a pour fonction de laisser le passage à un support (118) cylindrique d'axe horizontal confondu avec l'axe de défilement (3) et portant un nez de pliage (101).
  • Le bras annulaire (103) porte en outre une tête de pliage (102) dont les outils ne sont pas représentés sur les figures, orientable par rapport au bras et autour d'un axe vertical (113).
  • L'orientation de la tête autour de l'axe (113) produit le pliage du fil sur les outils de pliage et sur le nez selon un angle requis, et elle est induite par un renvoi d'angle (123) entraîné en rotation par un moteur (123a) combiné à une poulie à crémaillère (123b) ou tout moyen équivalent.
  • Cette conception d'un bras annulaire supportant une tête de pliage dont l'entraînement en rotation est réalisé concentrique et intégré au guidage du bras, permet de ne pas avoir d'actionneur embarqué sur le bras qui doit être le plus dynamique possible. Par cette construction, l'inertie de l'ensemble mobile est diminuée ce qui évite tous les problèmes liés au coût et à la fiabilité des collecteurs tournants.
  • Cette construction permet de réaliser une rotation illimitée du bras sans disposer d'un collecteur tournant comme dans l'art antérieur.
  • La possibilité de mouvements croisés de la plaque (107) combinée à la rotation de la tête (112) permet de positionner et d'orienter les outils de pliage par rapport au fil. Selon les configurations et le sens de pliage requis, les outils montés sur la tête de pliage (112) peuvent donc se trouver à gauche, à droite ou centrés par rapport à l'axe (3) du fil (2).
  • Compte tenu des faibles amplitudes de mouvement nécessaires au positionnement des outils par rapport au fil, l'impact des inerties lié aux masses embarquées est limité.
  • Cette construction permet de déplacer les chariots dans une zone de débattement (114) annulaire dont la largeur est déterminée par un débattement horizontal (115) et un débattement vertical (116) centrés sur la sortie de fil (117) au niveau du nez de pliage (101).
  • Le nez (101) est un nez demi-cylindrique qui est dans cette construction porté axialement par un support cylindrique (118) déjà cité ci-dessus.
  • Ce support cylindrique (118) est lui-même monté sur un chariot (119) déplaçable en translation horizontale parallèlement à l'axe de défilement (3) par tout moyen approprié par exemple par un système à crémaillère (120) et entraîné par un moteur (121). Ledit chariot porte également le poste d'amenage (1) non réprésenté en figure 2 et visible en figure 3 et qui amène et entraîne le fil selon l'axe de défilements (3).
  • La valeur du débattement vertical (116) ou horizontal (115) est déterminée par l'écart entre le rayon de l'ouverture (112) et le rayon extérieur du support cylindrique (118) et délimite la zone de débattement des chariots (114).
  • Le mouvement de translation du support cylindrique (118) et du nez (101), transforme une zone de travail circulaire centrée sur l'axe du fil et dont le diamètre correspond au débattement des chariots, en un volume de travail tubulaire et permet de plier le fil, soit en combinant les actions des outils de pliage avec l'action du nez, soit en escamotant le nez afin d'utiliser uniquement les outils de pliage. On peut également couper le fil sur la sortie de fil (117) en utilisant l'un des deux mouvements de translation de la plaque-support (107), et qui engendre un cisaillement du fil au niveau de ladite sortie de fil (117).
  • La combinaison des mouvements de translation selon trois axes (Ox, Oy, Oz) avec les mouvements de rotation du bras et de la tête de pliage permet d'obtenir des pliages en trois dimensions et selon toutes les orientations possibles.
  • Les commandes des différents moteurs sont gérées par une commande numérique dont la programmation est à la portée de l'homme du métier.
  • L'invention a été décrite selon un mode de réalisation préférentielle et non limitatif qui englobe les équivalents techniques compris dans l'étendue de la protection conférée par la revendication 1, notamment au niveau des moyens d'entraînements mécaniques des différents mouvements.
  • Les avantages de l'invention sont nombreux et son principalement les suivants :
    • grande variété de façonnages possibles par la multiplicité des parties actives des outils, sélectionnables dans les volumes de travail, et par la combinaison de mouvements du nez de pliage et de l'outil de pliage. Cette variété est obtenue par la mise en oeuvre d'une seule tête, alors que l'état de l'art actuel est d'en utiliser une par opération,
    • possibilité de couper le fil en utilisant le même outil que celui de cambrage,
    • façonnage plus rapide par réduction de l'inertie en n'embarquant pas les actionneurs,
    • façonnage plus rapide en combinant les rotations du nez de pliage et de la tête de pliage,
    • possibilité de réaliser simultanément 2 plis coplanaires inverses (d'angles identiques ou non).

Claims (4)

  1. - Poste de façonnage d'une machine séquentielle de façonnage de fil métallique, machine dans laquelle un poste d'amenage de fil amène le fil selon un axe de défilement (3) à travers un nez de pliage (101) dont la forme participe au façonnage du fil en réaction aux outils d'une tête de pliage (102) déplaçable autour de l'axe de défilement (3), caractérisé en ce que la tête de pliage (102) est portée par un bras annulaire (103), monté rotatif par rapport à une plaque support (107) autour d'un axe de rotation parallèle à l'axe de défilement (3), le bras annulaire (103), son guidage en rotation par roulements (104) et par une couronne dentée (105), étant montés sur la plaque-support (107) disposée verticalement et perpendiculairement à l'axe de défilement du fil (3), et en ce que la plaque support (107) est montée mobile en translation verticale et en translation horizontale dans un plan perpendiculaire à l'axe de défilement.
  2. - Poste selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en outre la plaque-support (107) comporte une ouverture circulaire (112) coaxiale avec le bras annulaire (103) et de diamètre inférieur pouvant être traversée par le nez de pliage.
  3. - Poste selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la tête de pliage (102) est orientable autour d'un axe vertical (113).
  4. - Poste selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'en outre le nez de pliage (101) est porté axialement par un support cylindrique (118) lui-même monté par un chariot (119) déplaçable en translation horizontale parallèlement à l'axe de défilement (3) du fil.
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