EP0341146A1 - Installation automatique pour la mise en forme et le traitement thermique de pièces circulaires - Google Patents

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EP0341146A1
EP0341146A1 EP89401232A EP89401232A EP0341146A1 EP 0341146 A1 EP0341146 A1 EP 0341146A1 EP 89401232 A EP89401232 A EP 89401232A EP 89401232 A EP89401232 A EP 89401232A EP 0341146 A1 EP0341146 A1 EP 0341146A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
parts
station
stations
quenching
installation according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP89401232A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Maurice Claude Beney
Jean Raoul Eugène Fromentin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fives Stein SA
Original Assignee
Stein Heurtey SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stein Heurtey SA filed Critical Stein Heurtey SA
Publication of EP0341146A1 publication Critical patent/EP0341146A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below

Definitions

  • the present invention relates to an automatic heating installation before quenching, forming, quenching, progressive tempering and final cooling, intended for the mass production of parts which must have particular characteristics of resistance, flexibility and hardness.
  • This installation is intended more particularly for the production of circular pieces of small thickness, in particular of spring discs, saw blades and more particularly of diaphragm springs for the automobile industry.
  • diaphragm springs have replaced the traditional operating levers and multiple coil springs placed on the periphery of the clutch mechanisms of motor vehicles.
  • the diaphragm spring is a steel disc deeply serrated at its center and which, at rest, has a regular conical shape.
  • this part which is made of spring steel must be in the annealed state and it must have a homogeneous metallurgical structure.
  • the treatments to which it is then subjected consist of heating followed by quenching. It may also be necessary to subject the part to radially progressive tempering so that the finished diaphragm spring has characteristics of radially progressive tempering and hardness.
  • the present invention therefore proposes to provide an automatic installation responding to this concern and making it possible to carry out the entire treatment continuously from the shaping by hot stamping until final cooling.
  • thermomechanical in series of parts in which the heating device, the quenching press, the tempering device and the cooling device are arranged immediately one after the other, the temperature and the duration of each treatment step being controlled according to a pre-established program.
  • This prior device does not however make it possible to monitor, in each work station, and continuously the temperature gradients in the parts treated in order to actually obtain parts which have the characteristics of tempering and radially progressive hardnesses.
  • the invention therefore provides a device which meets this concern.
  • the subject of the invention is therefore an automatic installation for obtaining large series of circular parts of small thickness, such as in particular diaphragm springs, intended for the automotive industry, in shaping, stamping, quenching stations. , income and peripheral income, these different work processing stations being arranged one after the other so that the workpieces are transferred successively from one station to another, characterized in that: - it includes a machine making it possible to carry out automatically and in series a shaping operation by hot stamping and quenching of the diaphragm springs or of circular parts: each fully automated work station includes a press provided with individual heating means, said work stations receiving the pieces one by one from said automatic machine, by means of transfer which take the pieces to be treated at the stations one by one quenching the automatic machine to then transmit them successively and one by one to each of the workstations; - Means are provided allowing in each work station to inject cold air into the central part of the part placed on the corresponding press, so as to maintain the temperature of this central parity at a value lower than the temperature of
  • pre-income processing is carried out in the first work station of said plurality of stations, and a series of peripheral income treatments is then performed on the following successive work stations, the central part of the treated part being constantly cooled during these peripheral tempering operations.
  • the parts are extracted from the automatic stamping and quenching machine and transmitted one by one to the different work stations, using gripper arms comprising supports forming receiving trays. parts, these arms being driven, on the one hand, by a rotational movement and, on the other hand, by a translational movement by means of a mobile beam system driven by jacks.
  • the present invention makes it possible to successively carry out shaping by hot stamping followed by quenching (items 10 and 18), a pre-income (item 20) then peripheral income ( stations 22, 24, 26) during which the pieces P which move successively in the installation undergo a peripheral tempering with cooling of their central part and finally a rapid final cooling (station 28), before their packaging by stacking, followed by their evacuation (post 30).
  • Each work station such as 20, 22, 24 or 26 is in the form of a press (see Figure 7) comprising a die 42 and a punch 34, each tool 34 and 42 is provided with a heating means individual 35.
  • the press tool can move in a conventional manner under the action of a jack 38 while being guided along columns 40, 40 ′.
  • the part P is kept clamped between the tools 34 and 42 which are provided with a bore 44 in their central part; this bore 44 is connected to a pipe 46 supplied with cold air so as to cool the central part of the part positioned on the tool 42.
  • the evacuation of the cooling air is ensured by channels arranged in the mobile press table and extended outside the machine.
  • An extractor 48 is mounted so as to be able to slide inside the bore 44 under the action of a control rod 50 actuated by a jack 47.
  • the rod control 50 of each extractor 48 is provided with a circular disc 52 forming a valve, making it possible to isolate the upper part of the pipe 46 from the pipe 54 ensuring the supply of cold air to the pipe 46 when the extractor 48 is in high position.
  • This supply system has been shown in detail in FIG. 4. It can be seen that the pipe 54 is supplied by means of a turbine 56. With this arrangement, a supply of cold air is made to the central bore.
  • gripping arms such as 60, each arm comprising a support 62 on which the part P to be moved comes to rest.
  • Each of the arms is mounted on an axis of rotation such as 61.
  • This axis of rotation comprises a pinion 64 (FIG. 6) engaging with a rack 66 which is moved by a rod system 68 by means of a jack. 70.
  • This assembly is mounted inside a beam 72 which can be moved in longitudinal translation by a second jack 74 via its control rod 76.
  • the gripping arms 60 can undergo a rotational movement around their axis 61 thanks to the pinion system 64, rack 66 and the assembly constituted by the beam 72 and the plurality of gripping arms can be animated with a longitudinal translational movement along the axis of movement of the parts through the installation as will be seen during the description below of the operation of this installation, the beam 72 being guided during of this translational movement by slides 78 and guide rails 80.
  • the last work station 28 of the installation will now be described in which the treated parts coming from the previous peripheral income stations are subjected to total final cooling before being transmitted to the packaging and evacuation means 30.
  • This work station which, in FIG. 1, has been designated as a whole by the reference 28, essentially comprises a jack 82 on the end of the rod of which is mounted a magnetic plate 84 with permanent magnet so that this plate comes grasp the part coming from the last peripheral tempering station 26, this part being transmitted to this plate 84 by means of the last gripping arm 60 when the beam 72 is moved longitudinally towards the cooling station.
  • the cooling system consists of an air insufflation system, the air supply taking place along the axis of the plate 84 thanks to a turbine 86.
  • the parts in their final state are stored by stacking on mandrels such as 88 which are mounted vertically on a turntable 90 driven in rotation along its axis 92.
  • the stack L of finished parts at the evacuation station 30 can be unloaded by any suitable means.
  • the final cooling station 28 is isolated from the rest of the installation thanks to the presence of a separate enclosure 94, the only passages through the walls of this enclosure being those provided for. a part for the introduction of the parts coming from the station 26 for cooling purposes and for the evacuation of the stacks of parts treated during the rotation of the plate 90.
  • the operation of the automatic installation described above is therefore as follows:
  • the parts are shaped by hot stamping and then cooled in the work stations 14 and 18 which, as has been specified above, are described in detail in the prior patent 1,598,224.
  • the cold parts thus treated and dry are transmitted one by one from station 18 to the next work station 20 by means of the transfer system described above consisting of the gripping arms 60 and the beam device with longitudinal displacement 72.
  • an tempering is carried out at low temperature, which makes it possible to carry out a defragilisation treatment and a high hardness preservation.
  • the transfer means then make it possible to transport the hot part to the following successive stations 22, 24 and 26 where the peripheral zones of the parts are subjected to tempering heating, the central zones of these parts being subjected as described above to a blowing of cold air so as to preserve in this central zone the hardness obtained during the low-temperature tempering carried out during the work step at station 20.
  • press tools such as 42 are released thanks to the extractors 48 displaced upwards by their control rod 50 actuated by their respective jacks, the discs 52 forming a valve, then interrupting blowing cold air.
  • the parts after the last peripheral income produced during the stage of the work station 26 are transmitted to the last station 28 always by the same transfer means described above (gripping arm 60 and beam 72) and in this station 28, the parts are subjected to rapid cooling of their entire surface in order to preserve the hardness acquired and to reduce the general temperature of the parts to a value less than or equal to 70 ° C.
  • the pieces are then stacked as described above on a mandrel such as 88 and as soon as a stack is completed, the rotation of the plate 90 brings it to the evacuation station 30 for unloading and routing to a transport station.
  • the installation according to the invention brings in particular the following advantages: - Possibility of heating a total or partial peripheral area of the rooms, according to temperatures selected and regulated on demand, which allows, as already mentioned above, to obtain characteristics radially progressive income and hardness; - Possibility of grouping in a single fully automated machine a plurality of heat treatment stations (quenching, maintenance, pre-income, progressive peripheral income) which, in the installations currently carried out were separate, and consequently, each required personnel and handling; - Possibility of obtaining on the same series of parts, in a constant and repetitive manner a quality of treatment not achievable according to the traditional techniques used in the machines currently available on the market.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above but that it encompasses all variants thereof.

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Abstract

Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend:
Une machine (10, 14, 18) permettant de réaliser automatiquement et en série une mise en forme par emboutissage à chaud et trempe des pièces circulaires ;
Une pluralité de postes de travail automatisés (20, 22, 24, 26) comportant chacun une presse munie de moyens de chauffage individuels recevant les pièces (P) une à une provenant de ladite machine automatique ;
Des moyens de transfert (32) prélevant une à une les pièces à traiter aux postes de trempe de la machine automatique pour les transmettre ensuite à chaque poste de travail ;
Des moyens permettant d'insuffler de l'air froid dans la partie centrale du disque placé sur la presse correspondante, pendant les traitements de revenu périphériques de cette dernière ;
Un poste de refroidissement final (28) sur lequel la pièce provenant des postes précédents est soumise à un refroidissement par soufflage d'air froid et
Des moyens (90) permettant de stocker les pièces traitées par empilage, de manière à assurer ensuite l'évacuation des pièces traitées conditionnées en piles.

Description

  • La présente invention est relative à une installation automatique de chauffage avant trempe, formage, trempe, revenu progressif et refroidissement final, destinée à la fabrication en grande série de pièces devant présenter des caractéristiques particulières de résistance, souplesse et dureté. Cette installation est destinée plus particulièrement à la réalisation de pièces circulaires de faible épaisseur, notamment de disques ressorts, lames de scies et plus particulièrement de ressorts diaphragmes pour l'industrie automobile.
  • Au cours des dernières années on a substitué des ressorts diaphragmes aux traditionnels leviers de manoeuvre et ressorts hélicoïdaux multiples placés sur la périphérie des mécanismes d'embrayage des véhicules automobiles. On sait que le ressort diaphragme est un disque en acier profondément dentelé en son centre et qui, au repos, présente une forme conique régulière. Avant son traitement, cette pièce qui est réalisée en acier à ressorts doit être à l'état recuit et elle doit présenter une structure métallurgique homogène. Les traitements auxquels elle est ensuite soumise consistent en un chauffage suivi d'une trempe. Il peut être également nécessaire de faire subir à la pièce un revenu radialement progressif de manière que le ressort diaphragme terminé présente des caractéristiques de revenu et de dureté radialement progressives. La présente invention se propose en conséquence d'apporter une installation automatique répondant à cette préoccupation et permettant de réaliser en continu l'ensemble du traitement depuis la mise en forme par emboutissage à chaud jusqu'au refroidissement final.
  • On connaît déjà une machine automatique permettant de réaliser des diaphragmes d'embrayage par un cycle d'opérations de mise en forme par emboutissage à chaud et de trempe. A cet égard, on pourra se reporter au brevet français 1 598 224 qui décrit une machine automatique comprenant une enceinte chauffante renfermant un barillet transporteur à compartiments radiaux équidistants et débouchant à la périphérie de ce barillet, lequel est animé d'un mouvement de rotation pas à pas pour, d'une part, recevoir du côté amont de l'enceinte chauffante, une pièce froide devant être introduite dans un compartiment vide du barillet par des moyens d'enfournement et de défournement et, d'autre part, délivrer à ces derniers moyens, du côté aval de ladite enceinte une pièce chaude, les moyens d'enfournement et de défournement coopérant en amont avec des moyens d'amenée une par une des pièces à traiter empilées dans un magasin débiteur, et en aval avec une pièce à former par emboutissage à chaud et à tremper avec laquelle coopèrent des moyens de préhension et de transport qui acheminent chaque pièce finie dans un magasin récepteur.
  • On comprend que cette machine connue depuis longtemps, si elle donne satisfaction pour réaliser des pièces embouties et trempées de façon uniforme, ne permet pas de réaliser des ressorts diaphragmes présentant des caractéristiques de revenu et de duretés radialement progressives.
  • Afin de tenter de résoudre le problème posé par la fabrication de pièces, telles que notamment des ressorts diaphragmes présentant les caractéristiques mentionnées ci-dessus de revenu et de duretés variables, on a récemment développé (WO-A-86 0582) une installation de traitement thermomécanique en série de pièces dans laquelle le dispositif de réchauffage, la presse de trempe, le dispositif de revenu et le dispositif de refroidissement sont disposés immédiatement les uns à la suite des autres, la température et la durée de chaque étape de traitement étant commandées selon un programme préétabli.
  • Ce dispositif antérieur ne permet pas cependant de contôler, dans chaque poste de travail, et en continu les gradients de température dans les pièces traitées afin d'obtenir réellement des pièces qui présentent les caractéristiques de revenu et de duretés radialement progressives.
  • L'invention apporte en conséquence, un dispositif répondant à cette préoccupation.
  • L'invention a donc pour objet une installation automatique pour l'obtention en grande série, de pièces circulaires de faible épaisseur, telles que notamment des ressorts diaphragmes, destinées à l'industrie automobile, dans des postes de mise en forme, emboutissage, trempe, revenu et revenu périphérique, ces différents postes de traitement de travail étant disposés les uns à la suite des autres afin que les pièces à usiner soient transférées successivement d'un poste à l'autre, caractérisée en ce que :
    - elle comprend une machine permettant de réaliser automatiquement et en série une opération de mise en forme par emboutissage à chaud et trempe des ressorts diaphragmes ou de pièces circulaires:
    - chaque poste de travail entièrement automatisé comporte une presse munie de moyens de chauffage individuels, lesdits postes de travail recevant les pièces une à une provenant de ladite machine automatique, grâce à des moyens de transfert qui prélèvent une à une les pièces à traiter aux postes de trempe de la machine automatique pour les transmettre ensuite successivement et une par une à chacun des postes de travail ;
    - on prévoit des moyens permettant dans chaque poste de travail d'insuffler de l'air froid dans la partie centrale de la pièce placée sur la presse correspondante, de manière à maintenir la température de cette parite centrale à une valeur inférieure à la température de la périphérie, pendant les traitements de revenu périphériques de cette dernière ;
    - elle comporte un poste de refroidissement final sur lequel la pièce provenant des postes précédents est soumimse à un refroidissement par soufflage d'air froid et ;
    - on prévoit des moyens permettant de stocker les pièces traitées par empilage, de manière à assurer ensuite l'évacuation des pièces traitées conditionnées en piles.
  • Selon une caractéristique de l'installation objet de la présente invention, on effectue un traitement de prérevenu dans le premier poste de travail de ladite pluralité de postes, et on réalise ensuite une série de traitements de revenus périphériques sur les postes de travail successifs suivants, la partie centrale de la pièce traitée étant constamment refroidie lors de ces opérations de revenu périphérique.
  • Selon un exemple de réalisation préféré de la présente invention, les pièces sont extraites de la machine automatique d'emboutissage et de trempe et transmises une à une aux différents postes de travail, à l'aide de bras préhenseurs comportant des supports formant plateaux de réception des pièces, ces bras étant animés, d'une part, d'un mouvement de rotation et, d'autre part, d'un mouvement de translation à l'aide d'un système de poutre mobile mue par des vérins.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins :
    • La figure 1 est une vue en élévation latérale et en coupe selon I-I de la figure 2, d'un exemple de réalisation d'une installation automatique selon l'invention ;
    • - La figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1
    • - La figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 1
    • - La figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV de la figure 1
    • - La figure 5 est une vue partielle selon une coupe similaire à la figure 2 mais à échelle agrandie de manière à montrer le fonctionnement du système assurant le transfert des pièces d'un poste de travail à un autre.
    • - La figure 6 illustre à plus grande échelle un détail de la figure 5 et
    • - La figure 7 est une vue à plus grande échelle en une coupe similaire à la figure 1, représentant un exemple de réalisation de l'un des postes de travail de l'installation.
  • En se référant aux dessins, on voit que l'installation comporte essentiellement les parties suivantes :
    • 1- Une machine automatique pour l'emboutissage et la trempe en série des pièces circulaires et notamment des ressorts diaphragmes. Cette machine désignée dans son ensemble par la référence 10 est du type décrit dans le brevet français 1 598 224 et elle comporte essentiellement des moyens 12 permettant de délivrer les pièces circulaires une à une à une enceinte de chauffage 14 où les pièces sont admises dans les compartiments successifs d'un barillet 16, cette enceinte assurant le chauffage des pièces qui sont ensuite délivrées une à une à un poste de trempe désigné dans son ensemble par la référence 18. Cette partie de l'installation étant réalisée conformément aux indications figurant dans le brevet français 1 598 224, on ne la décrira pas en détail.
    • 2- Une pluralité de postes de travail successifs auxquels les pièces à traiter P sont délivrées une à une pour y subir un traitement thermique spécifique et qui, dans cet exemple de réalisation, comprennent un poste de prérevenu 20, et des postes de revenu périphérique 22, 24 et 26 ;
    • 3- Un poste de refroidissement 28 auquel sont transmises les pièces provenant des postes successifs précédents ;
    • 4- Des moyens de réception de stockage et de déchargement des pièces traitées désignés dans leur ensemble par la référence 30 et
    • 5- Des moyens 32 permettant de transférer une à une les pièces à traiter P d'un poste de travail au suivant.
  • Ainsi qu'on l'a expliqué ci-dessus, la présente invention permet de réaliser successivement une mise en forme par emboutissage à chaud suivi d'une trempe (postes 10 et 18), un prérevenu (poste 20) puis des revenus périphériques (postes 22, 24, 26) durant lesquels les pièces P qui se déplacent successivement dans l'installation subissent un revenu périphérique avec un refroidissement de leur partie centrale et enfin un refroidissement final rapide (poste 28), avant leur conditionnement par empilage, suivi de leur évacuation (poste 30).
  • Chaque poste de travail tel que 20, 22, 24 ou 26 se présente sous la forme d'une presse (voir la figure 7) comportant une matrice 42 et un poinçon 34, chaque outil 34 et 42 est muni d'un moyen de chauffage individuel 35. L'outil de presse peut se déplacer de façon classique sous l'action d'un vérin 38 tout en étant guidé le long de colonnes 40, 40′. Durant le traitement, la pièce P est maintenue serrée entre les outils 34 et 42 qui sont munis d'un alésage 44 dans leur partie centrale ; cet alésage 44 est raccordé à une conduite 46 alimentée en air froid de manière à assurer le refroidissement de la partie centrale de la pièce positionnée sur l'outil 42. L'évacuation de l'air de refroidissement est assurée par des canaux aménagés dans la table mobile de presse et prolongés hors machine. Un extracteur 48 est monté de manière à pouvoir coulisser à l'intérieur de l'alésage 44 sous l'action d'une tige de commande 50 actionnée par un vérin 47. Comme on le voit sur les figures 4 et 7, la tige de commande 50 de chaque extracteur 48 est pourvue d'un disque circulaire 52 formant clapet, permettant d'isoler la partie supérieure de la conduite 46 de la conduite 54 assurant l'alimentation en air froid de la conduite 46 lorsque l'extracteur 48 est en position haute. Ce système d'alimentation a été représenté en détail sur la figure 4. On voit que la conduite 54 est alimentée par l'intermédiaire d'une turbine 56. Grâce à cette disposition, on réalise une alimentation en air froid de l'alésage central 44 des outils 34 et 42 de la presse pendant les opérations de prérevenu et de revenu périphérique, et si nécessaire pendant l'opération de prérevenu, lorsque l'extracteur 48 est dans sa position basse, c'est à dire lorsque la presse est en position de travail, ce qui assure un refroidissement contrôlé de la partie centrale de la pièce P et le disque 52 formant clapet pour la conduite 46 interrompt l'alimentation en air froid de la partie centrale de l'outil 42 et donc le refroidissement lorsque la presse étant ouverte, l'extracteur 48 est manoeuvré vers sa position haute sous l'effet de son vérin 47, de manière à venir saisir la pièce P qui vient d'être traitée, afin d'assurer son transfert au poste suivant comme décrit ci-­après.
  • Sur la figure 4 des dessins annexés, on a représenté en 58 la conduite permettant l'évacuation de l'air chaud de chaque poste de travail.
  • On décrira maintenant les moyens prévus par l'invention pour assurer la préhension et le déplacement une par une des différentes pièces P du poste de trempe 18 jusqu'au poste de conditionnement, de stockage et d'évacuation 30, en passant par chacun des différents postes de traitement de l'installation.
  • Ces moyens comprennent des bras préhenseurs tels que 60, chaque bras comportant un support 62 sur lequel vient reposer la pièce P à déplacer. Chacun des bras est monté sur un axe de rotation tel que 61. Cet axe de rotation comporte un pignon 64 (figure 6) venant en prise avec une crémaillère 66 qui est déplacée par un système de tige 68 par l'intérmédiaire d'un vérin 70. Cet ensemble est monté à l'intérieur d'une poutre 72 qui peut être déplacée en translation longitudinale par un second vérin 74 par l'intermédiaire de sa tige de commande 76. Grâce à cette disposition, les bras de préhension 60 peuvent subir un mouvement de rotation autour de leur axe 61 grâce au système pignon 64, crémaillère 66 et l'ensemble constitué par la poutre 72 et la pluralité de bras de préhension peut être animé d'un mouvement de translation longitudinal selon l'axe de déplacement des pièces au travers de l'installation ainsi qu'on le verra au cours de la description ci-après du fonctionnement de cette installation, la poutre 72 étant guidée lors de ce déplacement en translation par des glissières 78 et des rails de guidage 80.
  • On décrira maintenant le dernier poste de travail 28 de l'installation dans lequel les pièces traitées provenant des postes précédents de revenus périphériques sont soumises à un refroidissement final total avant d'être transmises aux moyens de conditionnement et d'évacuation 30.
  • Ce poste de travail qui, sur la figure 1, a été désigné dans son ensemble par la référence 28, comprend essentiellement un vérin 82 sur l'extrémité de la tige duquel est monté un plateau magnétique 84 à aimant permanent de manière que ce plateau vienne saisir la pièce provenant du dernier poste de revenu périphérique 26, cette pièce étant transmise à ce plateau 84 par l'intermédiaire du dernier bras de préhension 60 lorsque la poutre 72 est déplacée longitudinalement vers le poste de refroidissement. Le système de refroidissement est constitué d'un système d'insufflation d'air, l'alimentation en air s'effectuant selon l'axe du plateau 84 grâce à une turbine 86.
  • Après refroidissement total dans ce dernier poste 28, les pièces dans leur état final sont stockées par empilage sur des mandrins tels que 88 qui sont montés verticalement sur un plateau tournant 90 entraîné en rotation selon son axe 92. Ainsi, la pile L de pièces terminées au poste d'évacuation 30 peut être déchargée par tout moyen approprié. Ainsi qu'on le remarque sur le dessin, le poste de refroidissement final 28 est isolé du reste de l'installation grâce à la présence d'une enceinte séparée 94, les seuls passages au travers des parois de cette enceinte étant ceux prévus d'une part pour l'introduction des pièces provenant du poste 26 aux fins de refroidissement et pour l'évacuation des piles de pièces traitées lors de la rotation du plateau 90.
  • Le fonctionnement de l'installation automatique décrite ci-dessus est donc le suivant :
    Les pièces sont mises en forme par emboutissage à chaud puis refroidies dans les postes de travail 14 et 18 lesquels, ainsi qu'on l'a précisé ci-dessus, sont décrits en détail dans le brevet antérieur 1 598 224. Les pièces froides ainsi traitées et sèches sont transmises une à une du poste 18 au poste de travail suivant 20 par l'intérmédiaire du système de transfert décrit ci-dessus constitué des bras préhenseurs 60 et du dispositif de poutre à déplacement longitudinal 72. Dans le poste de travail 20, on effectue un revenu à basse température ce qui permet d'effectuer un traitement de défragilisation et de conservation d'une grande dureté. Les moyens de transfert permettent ensuite de transporter la pièce chaude aux postes successifs suivants 22, 24 et 26 où les zones périphériques des pièces sont soumises à des chauffages de revenus, les zones centrales de ces pièces étant soumises ainsi qu'on l'a décrit ci-dessus à une insufflation d'air froid de manière à conserver à cette zone centrale la dureté obtenue lors du revenu à basse température exécuté durant l'étape de travail au poste 20. Préablement aux opérations de transfert des pièces, celles-ci, ainsi qu'on l'a déjà décrit ci-dessus, sont dégagées des outils de presse tels que 42 grâce aux extracteurs 48 déplacés vers le haut par leur tige de commande 50 actionnée par leurs vérins respectifs, les disques 52 formant clapet, interrompant alors le soufflage d'air froid. Les pièces après le dernier revenu périphérique réalisé durant l'étape du poste de travail 26 sont transmises au dernier poste 28 toujours par les mêmes moyens de transfert décrits ci-dessus (bras de préhension 60 et poutre 72) et dans ce poste 28, les pièces sont soumises à un refroidissement rapide de toute leur surface afin de conserver les duretés acquises et de réduire la température générale des pièces à une valeur inférieure ou égale à 70°C. Les pièces sont ensuites empilées comme décrit ci-dessus sur un mandrin tel que 88 et dès qu'une pile est complétée, la rotation du plateau 90 l'amène au poste d'évacuation 30 pour déchargement et acheminement vers un poste de transport.
  • La succession de traitements thermiques décrite ci-dessus peut être exécutée suivant diverses variantes tout en utilisant la même installation. C'est ainsi que notamment :
    • a) les pièces provenant de la machine de mise en forme et de trempe (postes 14 et 18) peuvent être transférées à l'état chaud aux postes de traitement suivants et ces postes peuvent être constitués de manière à permettre de réaliser quatre étapes de revenu progressif ou bien encore il est possible de réaliser un revenu de toute la surface avec une dureté identique pour les parties centrales et périphériques sans effectuer de refroidissement par soufflage des parties centrales des pièces en cours de traitement. On exécute ensuite le refroidissement rapide final de toute la surface des pièces au poste 28, comme décrit ci-dessus.
    • b) les pièces provenant de la machine de mise en forme et de trempe (postes 14 et 18) peuvent être transférées à l'état chaud aux postes de traitement suivants où les pièces sont soumises à des traitements de maintien pour une trempe bainitique ou bien encore pour des traitements de maintien pour trempe bainitique de la zone périphérique des pièces tout en réalisant simultanément un refroidissement de la partie centrale par soufflage d'air froid comme décrit ci-dessus, cette trempe à l'air permettant d'obtenir une dureté radiale progressive. On exécute ensuite l'opération de refroidissement final au cours de l'étape 28 de la manière décrite ci-dessus.
  • Bien entendu, l'installation est complétée par des systèmes de distribution hydrauliques pour l'alimentation des différents vérins ainsi que par des moyens de régulation permettant de contrôler les valeurs des températures de chauffage et de refroidissement au cours des différentes étapes de trempe et de revenu.
  • L'installation selon l'invention apporte notamment les avantages suivants:
    - Possibilité d'assurer le chauffage d'une zone périphérique totale ou partielle des pièces, selon des températures choisies et régulées à la demande, ce qui permet, ainsi qu'on l'a déjà mentionné ci-dessus, d'obtenir des caractéristiques de revenu et de dureté radialement progressives ;
    - Possibilité de regrouper en une seule et unique machine entièrement automatisée une pluralité de postes de traitement thermique (trempe, maintien, prérevenu, revenu périphérique progressif) qui, dans les installations actuellement réalisées étaient séparés, et en conséquence, nécessitaient chacun du personnel et des manutentions ;
    - Possibilité d'obtenir sur une même série de pièces, de manière constante et répétitive une qualité de traitement non réalisable selon les techniques traditionnelles mises en oeuvre dans les machines disponibles actuellement sur le marché.
  • Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus mais qu'elle en englobe toutes les variantes. Par exemple :
    - Equipement de préchauffé avant introduction des pièces dans le laboratoire du four réalisé par conduction ou induction ;
    - Cellule de chauffage par rayonnement remplacé par un chauffage par induction ;
    - Postes multiples de trempe, formage, revenu ;
    - Trempe formage à température intermédiaire régulée par fluide caloporteur ou autre moyen (bainitique 300°/380°C ou sortie à 200°C)
    - Postes de revenu séparées de la machine de trempe-formage avec ou sans synchronisation mécanisée ; etc.

Claims (10)

1- Installation automatique pour l'obtention en grande série, de pièces circulaires de faible épaisseur, telles que notamment des ressorts diaphragmes, destinées à l'industrie automobile, dans des postes de mise en forme, emboutissage, trempe, revenu et revenu périphérique, ces différents postes de traitement de travail étant disposés les uns à la suite des autres afin que les pièces à usiner soient transférées successivement d'un poste à l'autre, caractérisée en ce que :
- elle comprend une machine (10, 14, 18) permettant de réaliser automatiquement et en série une opération de mise en forme par emboutissage à chaud et trempe des ressorts diaphragmes ou de pièces circulaires :
- chaque poste de travail entièrement automatisé (20, 22, 24, 26) comporte une presse munie de moyens de chauffage individuels, lesdits postes de travail recevant les pièces (P) une à une provenant de ladite machine automatique, grâce à des des moyens de transfert (32) qui prélèvent une à une les pièces à traiter aux postes de trempe de la machine automatique pour les transmettre ensuite successivement et une par une à chacun des postes de travail ;
- on prévoit des moyens permettant dans chaque poste de travail d'insuffler de l'air froid dans la partie centrale de la pièce placée sur la presse correspondante, de manière à maintenir la température de cette partie centrale à une valeur inférieure à la température de la périphérie, pendant les traitements de revenu périphériques de cette dernière ;
- elle comporte un poste de refroidissement final (28) sur lequel la pièce provenant des postes précédents est soumise à un refroidissement par soufflage d'air froid et
-on prévoit des moyens (90) permettant de stocker les pièces traitées par empilage, de manière à assurer ensuite l'évacuation des pièces traitées conditionnées en piles.
2- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l' on effectue un prérevenu dans le premier poste de travail (20) et on réalise une série de revenus périphériques sur les postes de travail successifs suivants (22, 24, 26), la partie centrale de la pièce traitée étant constamment refroidie lors de ces opérations de revenu périphérique.
3- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les pièces sont extraites de la machine automatique d'emboutissage et de trempe et transmises une à une aux différents postes de travail, à l'aide de bras préhenseurs (60) comportant des plateaux de réception des pièces (62), ces bras étant animés d'un mouvement de rotation et d'un mouvement de translation à l'aide d'un système de poutre mobile (72) et de vérins (70, 74).
4- Installation selon la revendication 3 caractérisée en ce que chacun des bras est monté sur un axe de rotation (61) qui comporte un pignon (64) en prise avec une crémaillère (66) déplacée par l'intermédiaire d'un premier vérin (70), cet ensemble étant monté sur ladite poutre (72) qui est déplacée en translation longitudinale par ledit vérin (74).
5- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la machine automatique pour la mise en forme par emboutissage à chaud et la trempe des pièces circulaires comporte des moyens (12) permettant de délivrer une à une lesdites pièces circulaires à une enceinte de chauffage 14 où les pièces sont admises dans les compartiments successifs d'un barillet (10), cette enceinte assurant le chauffage des pièces qui sont ensuite délivrées une à une grâce au barillet à un poste de trempe (18) réalisé sous la forme d'une presse dont le poinçon et la matrice sont refroidis par circulation d'un fluide, notamment d'eau froide.
6- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque poste de travail (20, 22, 24, 26) est réalisé sous la forme d'une presse comportant une matrice (42) et un poinçon (34), chaque outil (34 et 42) étant muni d'un moyen de chauffage individuel (36) et la pièce étant serrée dans les outils (34 et 42) ce dernier étant muni d'un alésage (44) dans sa partie centrale, cet alésage (44) correspondant à une conduite (46) alimentée en air froid pour assurer le refroidissement de la partie centrale de la pièce positionnée dans la matrice (42).
7- Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que chaque matrice (42) de presse est pourvue d'un extracteur (48) qui est monté de manière à pouvoir coulisser à l'intérieur dudit alésage (44) sous l'action d'une tige de commande (50) actionnée par un vérin (47), ledit extracteur permettant, en fin de traitement, de soulever la pièce afin que celle-ci soit prise en charge par les bras de préhension.
8- Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la tige de commande (50) de chaque extracteur (48) des postes de travail (20, 22, 24, 26)est pourvue d'un disque circulaire (52) formant clapet, afin d'interrompre l'alimentation en air de refroidissement du plateau de presse lorsque l'extracteur (48) est en position haute.
9- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le poste de refroidissement total final (28) comprend un plateau magnétique (84) à aimant permanent actionné par un système de vérin (82) permettant de saisir les pièces qui sont transmises à ce poste par le bras de préhension, une insufflation d'air froid étant prévue pour refroidir la totalité de ladite pièce.
10- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les pièces terminées provenant du poste de refroidissement final (28) sont empilées sur les mandrins verticaux (88) de deux magasins opposés à 180° sur un plateau rotatif (90), la rotation de ce dernier autour de son axe (92) permettant de délivrer la pile (L) de pièces terminées au poste d'évacuation (30) de l'installation.
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