PT852523E - Melhoria do sistema de regulacao da forca de aperto de um disco de estampagem numa prensa - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "MELHORIA DO SISTEMA DE REGULAÇÃO DA FORÇA DE APERTO DE UM DISCO DE ESTAMPAGEM NUMA PRENSA” O presente invento inscreve-se no domínio das ferramentas de estampagem trabalhando sob pressão hidráulica ou mecânica. Ele diz respeito em particular a um sistema para regular a força de aperto de um disco de estampagem numa prensa de estampar.

Uma prensa de estampar compreende essencialmente uma mesa sobre a qual é fixada uma matriz com um cunho cujo desenho é o da superfície exterior da peça a estampar, um elemento de aperto do disco de estampagem servindo para fixar o disco de estampagem de chapa a estampar e um punção fixado à corrediça da prensa, tendo este punção um desenho complementar do desenho do cunho da matriz. Assim que o punção exerce uma pressão de aperto sobre um disco de estampagem colocado sobre a matriz, ele deforma-o no intervalo entre a matriz e o punção. O elemento de aperto do disco de estampagem exerce uma pressão de aperto sobre as faces do disco de estampagem com o fim de impedir o enrugamento da chapa a seguir ao efeito de estampagem. A pressão de aperto exercida pelo elemento de aperto do disco de estampagem pode, por outro lado, servir para criar uma tensão forte no cone de estampados no caso de estampados cónicos ou para a calibragem por estiramento sobre punção por exemplo.

Por meio do documento EP-A-0475923 é conhecido um sistema que permite fazer vanar rapidamente a força de aperto do disco de estampagem e, essencialmente, regulá-la automaticamente com base em parâmetros significativos do processo de estampagem.

Quando este sistema é utilizado sobre um prato de prensa hidráulica ou mecânica, a força do prato é escolhida superior à força de aperto do disco de estampagem máxima exercida no quadro da regulação e esta força é exercida contra os batentes que se apoiam sobre a parte da ferramenta ligada à corrediça móvel da prensa. A força exercida pela corrediça serve então neste caso unicamente para fechar a aparelhagem, sendo a pressão efectiva do elemento de aperto do disco de estampagem exercida por intermédio de pequenos macacos colocados na aparelhagem. Na prática industrial, há todavia casos em que não é necessário utilizar o sistema de regulação da força de aperto do disco de estampagem em toda a zona elemento de aperto do disco de estampagem: uma pressão de aperto do disco de estampagem constante pode ser aplicada numa zona importante do elemento de aperto do disco de estampagem, como nas ferramentas convencionais (tendo esta zona sido denominada posteriormente zona convencional de aperto do disco de estampagem), e pode ser aplicada uma pressão de aperto do disco de estampagem variável numa ou somente nalgumas zonas específicas, denominadas posteriormente zonas de regulação da pressão de aperto do disco de estampagem. O presente invento responde a estes casos industriais.

Para atingir este objectivo, o invento propõe um sistema de regulação da força de aperto do disco de estampagem segundo o qual a variação do esforço nas zonas de regulação da pressão de aperto do disco de estampagem é compensada de maneira a manter na zona convencional de aperto do disco de estampagem uma pressão constante pré-determinada. Segundo certas variantes, graças ao presente invento, esta pressão na zona convencional de aperto do disco -3- ^ de estampagem poderá ser tomada igualmente variável. O sistema de regulação da força de aperto do disco de estampagem segundo o invento está definido nas reivindicações. O invento e um exemplo de um seu modo de realização estão seguidamente descritos em maior detalhe com a ajuda dos desenhos anexos. A Figura 1 representa uma vista de frente de uma prensa de estampar típica na qual está incorporado o invento, estando a prensa aberta, antes da estampagem. A Figura 2 representa a mesma prensa fechada em fins da estampagem. A Figura 3 é um diagrama indicando as forças que intervêm no processo de acordo com o invento.

As Figuras 4, 5 e 6 ilustram exemplos de variantes de realização do invento.

Na Figura 1, o número de referência 1 designa a corrediça móvel de uma prensa de estampagem, o número de referência 2 designa a matriz fixada à corrediça e que apresenta em vazio forma da peça a estampar, o número de referência 3 designa o elemento de aperto do disco de estampagem e o número de referência 4 designa uma peça porta elemento de aperto do disco de estampagem apoiando-se directamente ou indirectamente, por exemplo com a ajuda de colunas 8 ao longo da mesa 10, sobre o prato da prensa. Para facilitar a interpretação, esta peça 4 será designada seguidamente pelo termo "prato". Nesta montagem, o -4-

punção 9 está fixado e repousa sobre a mesa da prensa 10 passando através da abertura do elemento de aperto do disco de estampagem 3. Na Figura 2, a chapa 11 transforma-se na peça estampada 1Γ a seguir ao movimento no sentido da seta F da corrediça 1 e da matriz 2 que se vem colocar por cima do punção 9.

De acordo com o invento, são previstos os macacos de compensação 5 que repousam directa ou indirectamente sobre o prato da prensa 4 e exercem o seu esforço sobre a corrediça 1. Os macacos de compensação anteriormente referidos são macacos compactos cujo curso útil, em função do próprio princípio do invento, é limitado a alguns milímetros, na verdade a algumas dezenas de milímetros. Estes macacos de compensação são repartidos ao longo do contorno do elemento de aperto do disco de estampagem, sendo a repartição definida por considerações de atravancamento ou de repartição de esforços. A função destes macacos de compensação é de contrabalançar e, no caso presente, de compensar as variações de esforço provenientes das zonas de regulação de pressão do elemento de aperto do disco de estampagem. Estes macacos de compensação podem ser ligados hidraulicamente todos em conjunto ou esta ligação pode ser realizada por zonas: há então diferentes grupos de macacos de compensação repartidos pela periferia do elemento de aperto do disco de estampagem em função de considerações de repartição de pressão de aperto do disco de estampagem nas zonas convencionais de aperto do disco de estampagem.

No momento da movimentação da corrediça 1, há em primeiro lugar contacto entre a corrediça 1 e os macacos de compensação 5, depois dá-se imediatamente após o contacto entre a chapa 11 e a matriz 2, o que põe em movimento o prato da prensa 4 que se desloca exercendo um esforço de resistência. No elemento de aperto do disco de estampagem 3 são integradas uma ou várias zonas 6 onde a pressão de aperto do disco de estampagem pode ser -5-

obtida por meio de pequenos macacos compactos 7 de reduzido curso útil, ligados a uma ou mais servo-válvulas (segundo o que há uma ou várias zonas de regulação da pressão de aperto do disco de estampagem), tal como está descrito no documento EP-A-0475923. A instrução de comando destas servo-válvulas quer seja pré-determinada antes da estampagem, quer seja gerada a partir de parâmetros significativos do processo de estampagem como medidas de forças punção, de medidas de detecção de vincos, de medidas de movimento da chapa estampada e isto segundo uma lógica de regulação do tipo PED por exemplo. Dito por outras palavras, a instrução de pressão é avaliada a partir de pelo menos um sinal de medida gerado por intermédio de pelo menos um captador de medida e representando pelo menos um parâmetro do processo de estampagem influenciado pela força de aperto do disco de estampagem, instrução essa avaliada segundo um princípio de regulação em ciclo fechado de maneira a controlar a variação deste parâmetro de uma maneira definida antes do processo de estampagem.

Nas zonas 6 anteriormente referidas (delimitadas pelas linhas a traço-ponto na Figura 1), a geometria ou a construção do elemento de aperto do disco de estampagem podem ser adaptados (a espessura pode, por exemplo, ser reduzida como está indicado na Figura 1), de maneira a obter nesta zona uma boa repartição de pressão sobre a chapa estampada 11, sendo esta pressão determinada pelos macacos 7, enquanto que nas zonas convencionais de aperto do disco de estampagem, o elemento de aperto do disco de estampagem repousa directamente sobre o prato 4 que lhe transmite o esforço que determina a pressão de aperto do disco de estampagem nestas zonas. A pressão desenvolvida nos macacos de compensação 5 é gerada por uma ou várias servo-válvulas, conforme elas são agrupadas em uma ou em várias zonas, isto em função das necessidades de repartição de pressão na zona -6-

Iamj ^ convencional de aperto do disco dc estampagem; a instrução de pressão dada a esta ou a estas servo-válvulas é calculada de maneira a compensar as variações de força geradas nas zonas de regulação da pressão de aperto do disco de estampagem afim de manter a pressão de aperto do disco de estampagem na convencional de aperto do disco de estampagem. A Figura 3 dá o esquema das forças resultantes em jogo ao nível do

elemento de aperto do disco de estampagem .A força A desenvolvida pelo prato da prensa 4, que é constante ou quase constante ao longo da estampagem, é contrabalançada parcialmente por duas forças antagónicas: a força C resultante das pressões na ou nas zonas de regulação da pressão de aperto do disco de estampagem e a força B resultante dos diferentes macacos de compensação. O valor residual, diferença entre a força A e a soma das forças B e C, aplica-se portanto sobre a zona convencional de aperto do disco de estampagem. Para obter uma pressão de aperto do disco de estampagem constante nesta zona, é suficiente que a soma das forças de compensação B e das resultantes C das forças nas zonas de elemento de aperto do disco de estampagem variável seja constante: a força aplicada sobre a zona convencional de aperto do disco de estampagem é a diferença entre a força A exercida pelo prato da prensa e esta soma B + C. A pressão desenvolvida nos macacos de compensação é gerada por uma ou várias servo-válvulas em consequência de que haverá uma ou mais zonas de macacos de compensação; a instrução de pressão dada a esta ou a estas servo-válvulas é então calculada por intermédio de um ordenador, em função do valor total das forças C, de maneira que o valor total das forças de compensação B seja tal que a soma B + C seja constante. Dado que há várias zonas de macacos de compensação, a pressão pode ser diferente em cada zona, segundo as condições de equilibragem de pressão de aperto do disco de estampagem na zona convencional de aperto do disco de estampagem, mas o valor total dos esforços -7- Ι/υΐη

dc compensação B dcvc corresponder ao critério exposto anteriormente.

Numa variante de realização, a força de compensação B pode ser definida de maneira tal que a soma B + C não seja constante mas varie: obtendo assim igualmente uma pressão de aperto do disco de estampagem variável na zona convencional de aperto do disco de estampagem. A vantagem é, neste caso, económica: quando a pressão de aperto do disco de estampagem pode ser variada de maneira uniforme numa grande zona da ferramenta, é mais económico utilizar macacos de compensação de preferência a macacos repartidos no conjunto de ferramentas.

Num outro modo de realização particular, a pressão de compensação pode ser gerada por um dispositivo hidráulico engendrando automaticamente a pressão de compensação por intermédio de macacos antagónicos. O princípio de um tal sistema é apresentado na Figura 4. São montados diferentes macacos numa estrutura 12, independente da prensa. Um macaco 13 apoia-se sobre um prato 15, guiado por colunas 16 fixadas à estrutura e limitados em curso por meio de batentes não representados. O prato 15 apoia-se sobre dois grupos de macacos, pelo menos. Um primeiro conjunto de macacos referenciado por 71 é composto por grupos de macacos ligados hidraulicamente às diferentes servo-válvulas gerando as variações de pressão nas zonas de regulação da pressão de aperto do disco de estampagem: há pelo menos um macaco por servo-válvula, cada macaco não é ligado senão a uma servo-válvula. O macaco ou os macacos ligados a uma servo-válvula constituem um grupo de macacos. Um segundo grupo de macacos referenciado por 51 é composto por macacos ligados aos macacos de compensação. A razão da secção total de cada zona de macacos do dispositivo e a secção total dos macacos correspondente na prensa é idêntica. Assim, se SI representa a secção total dos macacos 51 do dispositivo, se S2 representa a secção total dos macacos de compensação da -8-

‘L, ferramenta, se S3i representa a secção total dum grupo de macacos 71 ligados à servo-válvula i e se S4i representa a secção total dos macacos ligados à mesma servo-válvula na ferramenta, deve-se verificar: S1/S2 = S3i/S4i. 0 esforço exercido pelo macaco 13 sobre o prato 15 é escolhido para ser sempre superior ao esforço total que será exercido pelos macacos 71 recebendo a pressão das servo-válvulas. Sob esta condição, ele é escolhido em função do esforço A do prato 4 e da pressão convencional de aperto do disco de estampagem. O sistema gera assim automaticamente a pressão de compensação. O curso dos diferentes macacos no dispositivo hidráulico, deve ser suficiente para gerar um curso dos macacos de compensação garantindo uma aplicação efectiva dos esforços. A força de aperto do disco de estampagem na zona convencional de aperto do disco de estampagem pode igualmente ser tomada variável variando o esforço FT quando da estampagem, com a ajuda de uma servo-válvula, por exemplo.

Numa outra variante, os macacos de compensação 5 são utilizados sós (não há zonas de pressão variável 6 no elemento de aperto do disco de estampagem, nem macacos 7) e permitem então simplesmente fazer variar o esforço de aperto do disco de estampagem na zona convencional de aperto do disco de estampagem. Em face da capacidade dos macacos de compensação, podem ser obtidas boas performances dinâmicas em termos de variação de força. Os macacos de compensação são repartidos pela periferia da ferramenta de maneira a obter uma repartição de pressão de aperto do disco de estampagem adequada.

Esta variante pode ser optimizada utilizando várias zonas de macacos de compensação repartidas em função da geometria da peça a estampar. A Figura 5 ilustra o caso de uma peça estampada do tipo rectangular e apresenta -9-

uma vista de cima do elemento de aperto do disco de estampagem e do prato com um exemplo de repartição de macacos de compensação. Distinguem-se também duas zonas 501 de macacos de compensação 5 correspondendo aos lados grandes: os macacos de compensação pertencentes a estas zonas estão ligados hidraulicamente; duas zonas 502 de macacos de compensação 5 correspondem aos lados pequenos onde os macacos 5 são igualmente ligados hidraulicamente; os quatro macacos 5 que restam correspondem aos cantos da peça e são igualmente ligados hidraulicamente. Estes três grupos de macacos 5 estão ligados a um elemento que permite controlara pressão fluida no seio dos macacos, uma servo-válvula, por exemplo. Neste caso, há então três servo-válvulas. A pressão nestas zonas de macacos de compensação é então regulada segundo os princípios definidos no documento EP-A-0475923, quer dizer, a instrução de pressão é determinada a partir de pelo menos um sinal de medida gerado por meio de pelo menos um captador de medida e representando pelo menos um parâmetro do processo de estampagem influenciado pela força de aperto do disco de estampagem, a qual instrução é determinada segundo um processo de regulação em ciclo fechado e maneira a controlar a variação deste parâmetro de uma maneira definida antes da estampagem. Neste caso, as variações de pressão nas zonas de aperto do disco de estampagem 3 vizinhas das zonas 501 e 502 de macacos de compensação 5 (zonas de cantos) são então obtidas indirectamente agindo sobre a flexão elástica dos elementos de aperto do disco de estampagem e da matriz: quanto mais importante é a força desenvolvida pelos macacos de compensação, menos importante é o esforço transmitido pelo prato 4 directamente por contacto com o elemento de aperto do disco de estampagem 3, com a chapa estampada 11 e com a matriz 2 na zona considerada. A vantagem é uma simplificação da construção da ferramenta.

Relativamente ao anteriormente exposto, o invento foi descrito no caso em que o elemento de aperto do disco de estampagem repousa directamente -10- sobre o prato da prensa (ver Figuras 1 e 2). É entretanto evidente que as mesmas considerações podem aplicar-se quando a montagem é invertida e que, como mostra a Figura 6, o elemento de aperto do disco de estampagem 3 é montado na parte superior da matriz 4 e accionado por um movimento de uma corrediça 17 da prensa. Neste caso, o punção 9 é igualmente transportado por uma corrediça móvel e é posto em movimento e exerce a sua força no sentido da seta F'.

Lisboa, 4 de Abril de 2001

LUIO oiLvn unrvvnunv Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA

Claims (14)

1 - 1/ίΛη

REIVINDICAÇÕES 1. Prensa de estampar compreendendo uma corrediça (1) montada para ser afastada e aproximada do prato (4) da prensa, uma matriz (2) estando fixada à corrediça e que vem apertar uma chapa (11) que repousa sobre um elemento de aperto do disco de estampagem (3), caracterizada pelo facto de que um ou vários macacos fluídicos de compensação (5) estão repartidos em tomo do elemento de aperto do disco de estampagem (3), repousando os referidos macacos de compensação directa ou indirectamente sobre o prato (4) e exercendo o seu esforço directa ou indirectamente contra a corrediça da prensa (1), de que os macacos de compensação (5) entram em contacto com a corrediça (1) antes da matriz entrar em contacto com a chapa (11) na ocasião da descida da corrediça (1) e de que os macacos de compensação recebem um fluido sob pressão, a partir de pelo menos uma válvula de regulação que recebe uma instrução de pressão de maneira a que a força total (B) desenvolvida pelos macacos de compensação varia ao longo da estampagem ficando sempre inferior ou igual à força (A) exercida pelo prato (4) de modo que a força do elemento de aperto do disco de estampagem aplicada à chapa (11) entre a matriz e o elemento de aperto do disco de estampagem e que é igual à diferença das forças (A) e (B), varia durante a estampagem, mesmo que a força (A) exercida pelo prato seja constante.

2. Prensa de estampar, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de que o elemento de aperto do disco de estampagem compreende uma ou várias zonas (6) na qual a pressão local de aperto do disco de estampagem é obtida por meio de pelo menos um macaco fluídico compacto (7) exercendo o seu esforço sobre o referido elemento de aperto do disco de estampagem e apoiando-se sobre o prato (4), o referido macaco compacto recebendo um fluido sob pressão de maneira a variar ou regular a força exercida -2- pelo elemento de aperto do disco de estampagem (3) na zona correspondente, sendo os macacos de compensação (5) utilizados para controlar a pressão nas zonas de aperto do disco de estampagem não correspondentes às zonas (6), sendo então o esforço total exercido sobre estas zonas igual à diferença entre o esforço (A) exercido pelo prato e a soma do esforço (B) exercido pelos macacos de compensação e do esforço (C) exercido pelo conjunto dos macacos (7).

3. Prensa de estampar, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo facto de que os macacos de compensação (5) estão fixados à corrediça (1).

4. Prensa de estampar, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo facto de que pelo menos um batente está disposto entre a corrediça (l)eo prato (4), directa ou indirectamente, de maneira a controlar o afastamento entre o elemento de aperto do disco de estampagem e a matriz em pelo menos uma zona do conjunto de ferramentas.

5. Prensa de estampar, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo facto de que os macacos de compensação (5) estão agrupados e ligados hidraulicamente em diferentes zonas (501, 502), associadas a regiões da peça estampada, por exemplo aos lados grandes e pequenos de uma peça estampada rectangular, estando estas zonas ligadas, cada uma delas, a uma válvula que controla a pressão fluídica dos macacos que compõem estas zonas.

6. Prensa de estampar, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo facto de que pelo menos um dos macacos de compensação (5) recebe uma pressão de pelo menos uma válvula cuja instrução de pressão é determinada a partir de pelo menos um sinal de medida -3- {/Mj gerado pelo menos por um caplador de inedida representando pelo menos um parâmetro do processo de estampagem influenciado pela força do elemento de aperto do disco de estampagem, instrução essa determinada segundo um princípio de regulação em ciclo fechado de modo a controlar a variação deste parâmetro duma maneira definida antes do processo de estampagem.

7. Prensa de estampar, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizada pelo facto de que pelo menos um dos macacos fluídicos (7) de pelo menos uma zona (6) recebe uma pressão de pelo menos uma válvula cuja instrução de pressão é determinada a partir de pelo menos um sinal de medida gerado pelo menos por um captador de medida representando pelo menos um parâmetro do processo de estampagem influenciado pela força do elemento de aperto do disco de estampagem, instrução essa determinada segundo um princípio de regulação em ciclo fechado de modo a controlar a variação deste parâmetro duma maneira definida antes do processo de estampagem.

8. Prensa de estampar, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2, 3, 4 5 e 7, caracterizada pelo facto de que os macacos de compensação recebem a sua pressão de pelo menos uma válvula, sendo a instrução de pressão desta válvula determinada a partir da medida de pressão nos macacos de compensação e nos macacos compactos de maneira que a soma das forças (B) e (C) seja constante.

9. Prensa de estampar, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2, 3, 4 5 e 7, caracterizada pelo facto de que a pressão dos macacos de compensação é obtida com a ajuda de um dispositivo fluídico compreendendo pelo menos um macaco (13) exercendo um esforço constante sobre um prato móvel (15) actuando pelo menos sobre dois grupos de macacos (51, 71) dos quais um (51) está ligado hidraulicamente aos macacos de *. t *. t -4- (Μη compensação, estando o outro grupo de macacos de compensação (71) ligado aos macacos compactos (7) das zonas (6) anteriormente referidas, cada zona (6) ou grupos de zonas (6) trabalhando à mesma pressão estando ligado unicamente a um grupo de macacos (71), as relações da secção total (Sl) dos macacos (51) em relação à secção total (S2) dos macacos de compensação (5), e as relações das secções totais (S3i) dos macacos (71) de cada zona (i) trabalhando a uma mesma pressão em relação às secções totais (S4i) dos macacos compactos (7) correspondentes sendo iguais, sendo o esforço exercido elo macaco (13) superior ao valor total das forças exercidas pelos macacos (71) que recebem a sua pressão das válvulas que determinam a pressão das zonas (i) de macacos (7).

10. Prensa de estampar, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo facto de que o esforço exercido pelo macaco (13) não é constante mas varia de uma maneira pré-determinada antes do processo de estampagem ou em função de um princípio de regulação em ciclo fechado baseado na medida de pelo menos um parâmetro do processo de estampagem influenciado pela força de aperto do disco de estampagem ficando sempre superior ao esforço total exercido pelos macacos (71).

11. Prensa de estampar, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 7 e 8, caracterizada pelo facto de que a pressão em pelo menos uma das válvulas é definida por uma instrução de pressão determinada a partir de pelo menos um sinal de medida gerado por meio de pelo menos um captador de medida e representando pelo menos um parâmetro do processo de estampagem influenciado pela força de aperto do disco de estampagem, instrução essa determinada segundo um princípio de regulação em ciclo fechado de modo a controlar a variação deste parâmetro de uma maneira definida antes do processo de estampagem. -5-

12. Prensa de estampar, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de que o elemento de aperto do disco de estampagem (3) repousa directamente sobre o prato da prensa.

13. Prensa de estampar, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de que o elemento de aperto do disco de estampagem (3) está montado sobre uma corrediça de aperto do disco de estampagem (17) da prensa, que a matriz (3) repousa dobre a mesa (10) da prensa, e que o punção (9) é posto em movimento por uma corrediça da prensa.

14. Prensa de estampar, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de que a ou as instruções de pressão são calculadas em permanência por intermédio de um processador. Lisboa, 4 de Abril de 2001

LUIS SILVA CARVALHO Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON. 14 1200 LISBOA