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Pour : Dispositif de transfert démontable pour machines à forger et analogues.
Priorité : Demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 21 juillet 1982 au nom de l'inventeur dont la Demanderesse est l'ayant-droit.
Inventeur : James R. BERGER
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La présente invention a trait, d'une manière générale, à des dispositifs de transfert de pièces pour machines à forger et analogues et, plus particulièrement, à un système de montage nouveau et amélioré de nature à faciliter l'enlèvement et la remise en place d'un tel dispositif de transfert.
Les machines de forgeage progressif comportent généralement des dispositifs de transfert automatiques qui déplacent progressivement des pièces d'un poste de travail au suivant. Ces dispositifs sont généralement montés en une position active dans laquelle ils limitent l'accès à la zone de travail. On trouvera des exemples de tels dispositifs de transfert dans les brevets US 3 165 766,3 422 657,3 604 242 et 3 965 718.
Dans certains cas, ces dispositifs de transfert sont montés sur un support ou bâti qu'on peut écarter par pivotement de la position active pour faciliter l'accès à la zone de travail de la machine. Un exemple de tel dispositif de transfert est décrit dans le brevet US 3 604 242.
On sait aussi prévoir un ensemble de transfert par préhension indépendant que l'on monte en vue d'une tâche particulière en un endroit extérieur à la machine et que l'on installe ensuite dans la machine en tant qu'ensemble de transfert d'ajustement. Un exemple d'un tel système est décrit dans le brevet US 3 559 446. Tous les brevets suscités sont cédés à la demanderesse.
La présente invention propose un mécanisme original et amélioré pour machines à forger et analogues qui soit facile à retirer de la machine et à remettre ultérieurement en place dans la machine. Un tel mécanisme comporte, dans la réalisation choisie à titre d'exemple, un coin actionné mécaniquement qui, lorsqu'il est rétracté, permet de soulever l'ensemble de transfert pour l'extraire de la machine. L'enlèvement de l'ensemble de transfert offre un accès suffisant à la zone des matrices de la
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machine pour qu'on puisse aisément retirer et remplacer les matrices. Après l'opération d'entretien des matrices, on remet aisément en place l'ensemble de transfert et on le verrouille en place par l'opération simple de mise en extension du coin.
La réalisation particulière choisie à titre d'exemple est appliquée à un dispositif de transfert tel que décrit et revendiqué dans le brevet US 3 965 718 dans lequel l'ensemble de transfert par préhension est monté en porte-à-faux sur un système de support et d'entraînement monté d'un côté de la zone de travail. De tels dispositifs de transfert sont typiquement utilisés dans des machines de forgeage à chaud attendu que le système de support et d'entraînement, situé d'un côté de la zone de travail, est protégé de la chaleur et des battitures.
Le lecteur trouvera dans ledit brevet une description de l'ensemble du système.
Le mécanisme de serrage qui permet l'enlèvement et la remise en place de l'ensemble de transfert comporte des profils de came ou surfaces de guidage qui contribuent à positionner correctement l'ensemble de transfert, pendant qu'il est mis en place au cours de son installation. En conséquence, il suffit à l'installateur de conférer en gros la position voulue à l'ensemble de transfert et les profils de came achèvent alors de conférer la position correcte à l'ensemble de transfert pendant qu'il descend prendre la position d'installation pour être finalement maintenu par serrage.
Grâce à la présente invention, la mise en place ou l'enlèvement de l'ensemble de transfert est opéré aisément et rapidement même sur de très grandes machines comportant des ensembles de transfert très lourds dont la manutention exige normalement une grue mécanique ou analogue.
Grâce à la présente invention, il n'est pas nécessaire à l'opérateur ou à l'installateur de tenter
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de travailler dans une zone de matrices confinée ou qui peut, dans de nombreux cas, demeurer très chaude pendant un temps considérable après la mise à l'arrêt de la machine.
On va maintenant décrire l'invention plus en détail en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue latérale de détail d'un mécanisme de transfert comportant un mode de réalisation préféré de l'invention, avec enlèvement de pièces pour plus de clarté ; - la figure 2 est une vue en plan, avec coupe partielle, du mécanisme de transfert représenté sur la figure 1, montrant la structure de montage des matrices ; - la figure 3 est une vue de détail grossie du système de serrage assurant le montage temporaire du dispositif de transfert sur l'organe de support ; - la figure 4 est une vue de détail en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue de détail en plan grossie du système de montage ;
- la figure 6 est une vue de détail en coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 3 ; et - la figure 7 est une vue de détail en coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 5.
La présente invention est décrite dans son application au système de support et d'actionnement mécanique de dispositif de transfert décrit à propos de la figure 5 du brevet US 3 965 718 et cette figure ainsi que la description correspondante donnée dans ledit brevet sont incorporées par référence, pour décrire la structure et le mode de fonctionnement du système de transfert fondamental.
Ce-système comporte deux organes de support 10 et 11 verticalement alignés. Ces organes peuvent se rapprocher et s'écarter l'un de l'autre en vue d'agripper et de relâcher des pièces et peuvent se déplacer axiale-
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ment, lorsqu'ils sont en position de préhension de pièce, pour faire passer les doigts de préhension de pièce et les pièces qu'ils agrippent d'un poste de travail au suivant. Pour simplifier la compréhension de la présente invention, on s'est abstenu de représenter les doigts ou dispositifs de préhension réels parce qu'ils sont bien connus de l'homme de l'art.
Le dispositif de transfert fonctionne selon un cycle au cours duquel les deux organes de support 10 et 11 prennent en se rapprochant l'un de l'autre des positions dans lesquelles ils sont parallèles et agrippent une pièce en cours d'éjection hors des matrices, telles que les matrices 12,13, 14 et 15. Pendant qu'ils occupent la position de fermeture ou de préhension représentée, dans laquelle ils sont parallèles et fermés, les deux organes s'étendent axialement, transportant les pièces d'un poste de matrice au suivant, par exemple du poste 12 au poste 13 et du poste 13 au poste 14 et ainsi de suite.
Une fois la pièce placée dans l'axe du poste de matrice suivant, l'outillage de la machine rencontre la pièce et la pousse dans la matrice. Pendant que ceci se produit, les deux organes de support 10 et 11 se séparent pour ne pas empiéter sur l'outillage et pour libérer la pièce.
Pendant la séparation des organes de support, et donc des pinces qu'ils portent, les organes de support se déplacent à nouveau axialement, mais cette fois en sens opposé, revenant prendre une position dans laquelle ils peuvent se fermer et saisir des pièces en vue du cycle de fonctionnement suivant.
Dans la réalisation choisie à titre d'exemple, un ensemble de transfert 16 est supporté avec possibilité de démontage sur l'organe de support supérieur 10 par un mécanisme de montage 17 de sorte que l'ensemble de trans- fert 16 est monté en porte-à-faux à une extrémité de l'organe de support 10, s'étend au-dessus des matrices 12 à 14 et peut venir se placer au-dessus de la matrice 15.
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Comme on le voit mieux sur la figure 2J les matrices 12 à 15 sont munies de rebords aux deux extrémités et sont montées de manière amovible sur le banc à matrices 18. Des chapeaux de matrice 21 à 24 sont respectivement engagés sur les matrices 12 à 15 et sont maintenus en place par des boulons 26 quand les matrices sont montées.
Toutefois, du fait que les matrices présentent des rebords avant 27 et arrière 28, il est nécessaire de démonter complètement les chapeaux de matrice, puis de retirer les matrices par mouvement vertical ascendant lorsqu'il est nécessaire de changer les matrices. La possibilité de démontage de l'ensemble de transfert 16 sert donc à ménager un accès permettant d'enlever et de remplacer les matrices. Le mécanisme de montage 17 est donc agencé de façon qu'on puisse retirer aisément l'ensemble de transfert 16 pour accéder aux matrices, puis le remettre en place aisément et rapidement après avoir terminé l'entretien des matrices.
C'est sur les figures 3 à 7 qu'on voit le mieux les détails de structure du mécanisme de montage 17, et il faut donc maintenant se référer à ces figures. L'organe de support 10 est muni d'une tête de montage 31 sur laquelle est monté un vérin de manoeuvre à fluide sous pression 32. Le piston 33 de ce vérin est relié à un coin 34 et assure l'extension et la rétraction du coin pour établir et interrompre le verrouillage de l'ensemble de transfert 16 sur l'extrémité de l'organe de support 10.
Un ensemble de montage en forme de joug 36 présente, dans la position de montage représentée, deux bras opposés 37 et 38 entre lesquels s'étend l'extrémité avant de la tête de montage 31. Cette extrémité avant de la tête de montage 31 présente deux surfaces latéralement espacées, regardant vers l'arrière, 41 et 42 qui s'étendent perpendiculairement à l'axe longitudinal du dispositif de transfert et sont appariées avec des surfaces correspondantes regardant vers l'avant, 43 et 44, prévues sur les bras 37
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et 38 respectivement. De préférence, les surfaces 43 et 44 sont définies par des patins d'appui 46 et 47, fixés aux bras 37 et 38 par des boulons 48.
Ces patins de montage sont précisément meulés à la dimension voulue pour déterminer précisément l'emplacement longitudinal de l'ensemble de transfert 16 par rapport à l'organe de support 10, quand le coin 34 verrouille le mécanisme de montage.
La position verticale de l'ensemble de transfert 16 est déterminée par rencontre entre des chapeaux 51,52 avec les extrémités supérieures des rebords 53,54 respectivement. Les rebords s'étendent en sens opposés à partir de la tête de montage 31 et définissent les surfaces regardant vers l'arrière 41 et 42 et des surfaces terminales supérieures 56 et 57, qui sont respectivement rencontrées par des surfaces regardant vers le bas 58 prévues sur les chapeaux 51 et 52. Les chapeaux 51 et 52 sont montés de manière amovible sur la tête de montage par des boulons 59, de sorte qu'on peut les meuler pour positionner correctement les surfaces 58 en vue de leur rencontre avec les surfaces 56 et 57.
Dans la réalisation illustrée, les surfaces 58. respectivement appariées avec les surfaces 56 et 57, formées sur les extrémités des rebords 53 et 54, sont de préférence contenues dans un plan qui, dans la réalisation illustrée, s'étend horizontalement et, lors de la rencontre, elles déterminent précisément la position verticale de l'ensemble de transfert.
Le coin 34 est positionné latéralement entre des faces parallèles 61 et 62 définies par une rainure ménagée dans le corps de la tête 31 et qu'on voit le mieux sur la figure 6. La face arrière 63 du coin 34 porte contre un plan incliné 64 ménagé dans la tête 31, comme on le voit mieux sur les figures 6 et 7. Comme on l'a le mieux représenté sur les figures 3 et 7, le vérin 32 est monté en position inclinée de sorte que son piston 33, qui manoeuvre le coin, se déplace suivant
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un axe parallèle au plan incliné 64.
La face avant 66 du coin 34 s'étend normalement à l'axe de l'ensemble de transfert et peut prendre et quitter la position de contact avec une surface regardant vers l'arrière 67, définie par un patin d'appui 68 monté sur l'ensemble de transfert. Quand le coin 34 est enfoncé dans la position de verrouillage représentée, l'interaction entre les deux surfaces 66 et 67 engendre une force axiale qui provoque un contact étroit entre les surfaces appariées 41-43 et 42-44 et assure le verrouillage de l'ensemble de transfert 16 sur la tête 31.
Le centrage latéral dans un plan horizontal est assuré par appui des faces latérales opposées 71 et 72 du coin (voir figure 6) contre des faces axiales opposées 73 et 74 définies par des plaques d'appui amovibles 76 et 77 respectivement. Là encore, les plaques d'appui sont montées de manière amovible par des boulons 78 en sorte qu'on puisse les meuler précisément pour assurer un bon ajustement par rapport au coin 34 et pour assurer le positionnement latéral précis de l'ensemble de transfert dans un plan horizontal.
Les diverses surfaces de positionnement appariées sont contenues dans trois plans perpendiculaires entre eux, de sorte que l'ensemble de transfert est positionné précisément par rapport à l'organe de support lors du contact entre ces surfaces. Par exemple, les surfaces appariées 41 et 43 constituent une paire de surfaces et coopèrent avec la paire de surfaces appariées 42 et 44 pour assurer précisément le positionnement longitudinal de l'ensemble de transfert. Pareillement, les faces ou surfaces de la paire 71 et 73 sont opposées aux faces de la paire 72,74 et sont situées dans des plans s'étendant longitudinalement pour assurer précisément le positionnement de l'ensemble de transfert dans sa position laté- rale convenable.
Pareillement aussi, la position verticale est déterminée précisément par les paires de surfaces
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appariées 56 et 58, et 57 et 56.
On conçoit qu'il est préférable de disposer ces surfaces appariées suivant des plans perpendiculaires entre eux ; toutefois, on conçoit aussi qu'il n'est pas nécessaire, pour un bon positionnement, que ces plans soient rigoureusement perpendiculaires ou, en l'espèce, que les diverses paires correspondantes soient rigoureusement situées dans le même plan.
Normalement, la manutention de l'ensemble de transfert est assurée par un mécanisme de levage mécanique, tel qu'une grue mécanique ou analogue. En vue de faciliter la remise en place de l'ensemble de transfert, on prévoit sur le mécanisme de montage des profils de came qui centrent automatiquement les diverses pièces pendant que l'ensemble de transfert descend en place. Par exemple, le corps de tête de montage 31 présente des profils de came inclinés 81 et 82 (qu'on voit le mieux sur les figures 3,4 et 5) qui s'étendent vers l'intérieur jusqu'aux côtés du cylindre du vérin 32.
Par conséquent, lorsque l'opérateur doit descendre l'ensemble de transfert dans sa position d'installation, il lui suffit de placer les deux bras 37 et 38 de part et d'autre de ce cylindre et, pendant la descente de l'ensemble, les extrémités inférieures des bras rencontrent les profils
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r de came 81 ou 82, qui agissent pour déplacer les bras latéralement jusqu'à ce qu'ils soient en positions latérales correctes de part et d'autre de la tête 31. Pareillement, les extrémités supérieures des rebords 53 et 54 présentent des profils de came 83 et 84 qui sont rencontrés par les extrémités inférieures des patins d'appui 46 et 47 afin de repousser l'ensemble de transfert vers l'arrière s'il n'est pas déjà dans la position voulue pour que les patins d'appui longent bien vers le bas les côtés des rebords.
Les bras assurent un positionnement latéral grossier, et l'extrémité avant du coin 34 présente des profils de came 86 et 87 qui agissent, pendant que le piston 33
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enfonce le coin, pour assurer le positionnement latéral final de l'ensemble de transfert. Grâce à la coopération entre les divers profils de came, l'opérateur n'a qu'à assurer un positionnement grossier en plaçant les extrémités des bras 37 et 38 de part et d'autre du cylindre du vérin 32 lors de la descente en place de l'ensemble de transfert. Le positionnement précis final des pièces est assuré automatiquement par les profils de came. Des conduites sous pression appropriées 91 et 92 sont reliées aux extrémités du vérin 32 à travers une vanne de commande convenable de façon à permettre à l'opérateur de provoquer la rétraction ou l'extension du coin.
Pour retirer l'ensemble de transfert 16, il suffit de rétracter le coin et de soulever l'ensemble 16 verticalement, dans le cas de la réalisation choisie à titre d'exemple, pour l'extraire vers le haut de la machine. Pour la remise en place, l'ensemble de transfert est ensuite descendu en position approximative puis, sous l'effet des divers profils de came, positionné précisément en vue de l'extension du coin. Quand le coin est enfoncé par le piston, les diverses surfaces appariées sont toutes verrouillées l'une contre l'autre et le remontage de l'ensemble de transfert est achevé par une simple extension du coin vers la position illustrée sous l'effet du vérin.
Du fait que le cylindre est monté sur l'organe de support, l'enlèvement de l'ensemble de transfert n'exige le désaccouplement d'aucune des conduites d'alimentation. Il est toutefois nécessaire que les conduites desservant le cylindre soient flexibles afin de permettre le mouvement de l'organe de support.
Bien qu'on ait décrit à titre d'exemple l'application de la présente invention à une machine dans laquelle il faut enlever l'ensemble de transfert pour pouvoir retirer et entretenir les matrices, la présente invention, sous son aspect le plus large, est applicable
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dans tous les cas où des changements rapides d'outillage sont nécessaires. Par exemple, un ensemble de transfert donné peut être agencé pour manipuler une pièce particulière sur un tréteau de montage distant de la machine et peut être installé, pendant le changement d'outils, pour remplacer un ensemble de transfert agencé pour manipuler des pièces de type différent.
On a représenté et décrit le mode de réalisation préféré de l'invention, mais il va sans dire que l'on pourra adopter diverses modifications et variantes sans sortir pour autant du cadre de l'invention.