Brevet FR2498513A1 — publié le 19820730

Dispositif Pour corriger les flexions du couteau d'une machine automatique de coupe. L'invention est relative à un dispositif destiné à corriger les flexions du couteau d'une machine automatique de coupe. Datns les processus de coupe de matériaux plats, par exemple tels que des tissus, qui sont réalisés au moyen de machines automatiques habituellement commandées par un dispositif de traitement de données, on observe des déformations dans les pièces découpées, ces défornmtions étant attribuées à un déséquilibre de la résultante des forces latérales qui agis- sent sur le couteau de coupe. Il a été déduit de cette obser- vation que ces déformations se produisent en général: a) quand le matériau devant être coupé n'est pas homogène et que des forces opposées différentes agissent sur le cou- teau, en fonction de l'angle de coupe; b) lorsque l'on coupe tout près des bords du matériau à couper; c) quand le couteau doit être déplacé à proximité d'une autre coupe réalisée précédemment. Pour éviter ces déformations, il a été, dans le principe, décidé d'accroître l'épaisseur du couteau ou outil de coupe, en lui conférant une rigidité devant empêcher sa flexion. Cette solution n'était pas acceptable car la qualité de la coupe du matériau en serait affectée. En conséquence, la seule solution possible consiste à appliquer une correction qui affecte l'orientation du couteau par rapport à son tra- jet, de sorte qu'une force résultante opposée à la force pro- duisant la flexion du couteau est obtenue. Ainsi, la solution technique qui existe à l'heure actuelle pour corriger les flexions du couteau consiste à lui infliger une rotation de sorte que, bien que l'arête du couteau con- tinue de circuler en suivant le trajet d'origine ses surfaces latérales ne sont pas alignées avec ce trajet, l'équilibre entre les pressions latérales qui agissent sur l'arête du couteau étant rétablies, et le couteau retrouvant ainsi sa position non fléchie. En conséquence,en tournant le couteau suivant un angle déter- miné dans la direction de la flexion, les pressions latérales sont équilibrées et la flexion disparaît. Le problème consiste à déterminer l'angle de la rotation du couteau, cet angle dépendant de divers facteurs, tels que 1) la vitesse de circulation du couteau dans le matériau à couper; 2) l'épaisseur de la couche de matériau devant être coupée; 3) la résistance inhérente à la coupe dudit matériau; 4) la flexion à laquelle le couteau est soumis. Avec les dispositifs actuels pour corriger les flexions, le couteau doit être soumis à une rotation qui est proportion- nelle au signal fourni par un détecteur de charge disposé dans le couteau lui-même, ce détecteur envoyant un signal analogique dont la valeur est proportionnelle à la pression à laquelle le couteau est soumis. Cette solution est incomplète car elle ne prend pas en compte les autres facteurs qui produisent une déformation, la correction appliquée au couteau pouvant être soit insuf- fisante soit excessive. En outre, la solution physique adoptée est attachée à de sérieux problèmes lorsqu'il s'agit de la mettre en pratique dans la mesure o, core on doit utiliser un angle de correction du trajet du couteau qui est proportionnel au signal d'erreur fourni par le détecteur analogique, ce signal d'erreur doit nécessairement présenter un rapport signal/bruit très élevé, car dans le cas contraire le couteau aurait à pivoter suivant des angles de correction proportionnels aux perturbations, une qualité très faible étant obtenue pour la coupe. D'un autre point de vue, lorsqu'on met en pratique la solution mentionnée, on obtient des réalisations compliquées qui augmentent sensiblement le prix du dispositif de coupe. Par exemple, étant donné que dans les machines automatiques de coupe les couteaux sont logés dans des mécanismes pivo- tant librement, l'émission de ces signaux d'erreurs, qui ont leur origine dans le détecteur analogique adjoint au couteau, doit être envoyée à leur dispositif de traitement par des balais pour ensuite être envoyée à des distances habituelle- ment égales à quelques dixièmes de mètre auxquels se trouvent les circuits qui interprètent lesdits signaux. En outre, étant donné que l'on utilise un détecteur analogi- que, celui-ci doit nécessairement avoir une linéarité très importante sur une large plage de travail, avec une symétrie parfaite dans les deux directions de flexion,afin de fournir des signaux d'erreurs parfaitement sûrs. Les détecteurs existants sur le marché qui satisfont ces facteurs sont extrêmement onéreux. Ce fait,donc, joint aux dispositifs électroniques compliqués qui sont nécessaires pour obtenir un bon rapport signal/bruit, mène à de sérieux inconvénients au moment de la mise en oeuvre de la solution connue pour améliorer la qualité de coupe en utilisant ce type de machine. Le dispositif de correction des flexions conforme à l'in- vention est un perfectionnement du dispositif décrit plus haut, qui simplifie énormément les moyens électriques et électroniques antérieurs et qui, en conséquence, permet une économie et une mise en oeuvre plus aisée. Une forme de réalisation de l'invention sera maintenant décrite, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé, dans lequel: la figure 1 montre le bloc-diagramme type des dispositifs connus pour corriger les flexions du couteau de coupe; et la figure 2 montre le bloc-diagramme du dispositif selon l'invention, ce bloc-diagramme étant, comèe on peut le voir, extrêmement simple quand on le compare à la complexité de celui qui est représenté à la figure 1. On se réfère au bloc-diagramme représenté à la figure 1 qui représente, comme mentionné plus haut, la solution connue pour corriger les flexions du couteau 1 d'une machine auto- matique de coupe. On doit noter que le calculateur 2 commande des signaux propres à exciter deux arbres d'entratnement prin- cipaux de telle manière que l'outil de coupe ou couteau 1 puisse circuler suivant un trajet souhaité. Le calculateur a en outre une troisième mission qui est de commander le moteur 3 de rotation adjoint au couteau de coupe, de sorte que son arête se trouve toujours dans la direction de cir- culation. Le calculateur 2, pour assurer sa mission, calcule constamment les vitesses et les angles de rotation devant être appliqués à chacun des mDteurs et, entre autres signaux, il produit le signal 0 qui définit la position angulaire souhaitée du cou- teau. Ce signal 0 est stocké dans l'enregistreur 4 de position souhaitée. Le moteur 3 est associé à un détecteur 5 de rota- tion au moyen duquel la position angulaire du couteau est connue, et à un détecteur de vitesse 6 dont le signal est proportionnel à la vitesse de circulation du couteau 1. Ces signaux émis par ces détecteurs de rotation 5 et de vitesse 6 sont ramenés à l'enregistreur 7 de position réelle qui envoie l'information ainsi obtenue à un compa- rateur 8 dans lequel une comparaison logique est effectuée entre les signaux de l'enregistreur 7 de position réelle et ceux de l'enregistreur 4 de position souhaitée. Le résultat de la comparaison réalisée dans le bloc 8 est appliqué au convertisseur 9 analogique numérique dont la sortie est reliée à l'une des entrées de l'additionneur 10 qui est suivi par un étage d'amplification 11 et un amplificateur de puissance 12 qui reçoit en outre un signal réactif 13 de l'intensité qui passe dans le moteur 3. Le couteau 1 est équipé d'un détecteur de charge 14 qui, en fonction des déformations auxquelles le couteau 1 est soumis, produit un signal proportionnel auxdites déformations, un signal qui a un caractère analogique et qui est amplifié dans le bloc 15. Du fait du caractère analogique du signal f aurni par le détecteur de charge 14, et étant donné que l'en- semble du dispositif est logé dans la tête rotative de la machine de coupe, le signal fourni par ledit détecteur 14 doit être envoyé vers l'extérieur par un dispositif de trans- mission 16 à base de balais et de pistes rotatives. Ce sys- tème de transmission implique nécessairement la présence de signaux parasites et de bruit, c'est pourquoi le signal four- ni par le système de transmission 16 doit être traité par un ensemble 17 de filtration complexe, afin d'éliminer les signaux parasites qui conduiraient à un mauvais fonctionne- ment du système de correction. La référence 18 indique la grande longueur de conducteur qui relie la machine de coupe à son dispositif de commande ou calculateur, longueur qui peut en pratique être de quelques dixièmes de mètre. Dans le dispositif de commande, le signal reçu dDit être soumis à une amplification préalable dans le bloc 19 et il doit être fourni aux comparateurs 20 et ' qui fonctionnent conjointement au dispositif de compa- raison 21. La sortie des comparateurs 20 et 20' mène respec- tivement aux blocs 22 et 22', et leurs sorties atteignent les entrées d'un additionneur 23 dont la sortie mène à son tour au bloc 24 grâce à l'action d'un dispositif 25 de régla- ge de sensibilité. Enfin, le signal résultant pénètre dans un bloc 26 commandé par le calculateur 2 et prévu pour la désactivation dans les angles.Ce bloc 26 de désactivation dans les angles est nécessaire lorsque le programme de coupe comprend des trajets présentant un changement brusque de direction, ce pour quoi il est nécessaire de désactiver le disposi- tif de correction de flexion afin que le couteau puisse réa- liser ces changements brusques. Le bloc 26 envoie le signal résultant à l'autre entrée de l'additionneur 10 mentionné plus haut, grace à quoi le signal reçu par le moteur rotatif 3, passant par le conducteur 27, impose la mesure du change- ment adéquat de la direction du couteau 1, ce changement permettant la correction de la flexion du couteau. Le dispositif de correction selon l'invention comprend essentiellement un détecteur 28 à la sortie n u m é r i q u e et un dispositif de transmission au calculateur 2', dont la structure est très simple et économique tout en étaht extrê- mement sûre, le dispositif de correction ne comprenant donc pas les dispositifs de réglage de sensibilité et d'amplifica- tion, qui sont d'une technologie compliquée, nécessaires dans le dispositif de correction utilisant des détecteurs analogi- ques, comme décrit précédemment. Le détecteur numérique 28 forme un signal double correspondant à la présence d'une erreur et à la direction d'une telle erreur, c'est-à-dire à la présence de la flexion et à sa di- rection. Le dispositif de correction selon l'invention détecte seulement le début de la flexion du couteau, en ignorant sa valeur. Partant de là, le détecteur 28 utilisé a une structure très simple étant donné qu'il doit seulement être capable de détecter le moment auquel apparaît la flexion et sa di- rection. Aucune linéarité n' est donc requise car la correc- tion à faire n'est pas proportionnelle à la grandeur des forces de déformation qui agissent sur le couteau 1'. On doit rappeler que la linéarité du détecteur 14 analogique était un facteur essentiel duquel dépendait la fiabilité du dispositif de correction. D'un autre point de vue, le signal fourni par le détecteur 28 ayant un caractère numérique, son émission au dispositif de commande ou au calculateur 2' peut avoir lieu suivant des formes très variées en direction de l'unité de commande sans craindre que des perturbations parasites s'infiltrant au cours du trajet du signal puissent altérer la fiabilité du dispositif de correction. Ce caractère d'immunité est, dû à la grande facilité de différenciation entre un signal et une perturbation, que possèdent tous les dispositifs numériques, cawparés aux dispositifs analogiques. Conformément à ces faits, on peut voir à la figure 2 que le signal fourni par le détecteur 28 atteint un bloc de discri- mination constitué par les étages 29 et 29', et conduit aux blocs 30 et 30', respectivement, pour atteindre enfin le dis- positif de transmission 31 au moyen duquel le signal fourni par le détecteur 28 est appliqué au conducteur qui est relié au dispositif de commande de la machine. La simplicité et la facilité de production industrielle de ce dispositif de transmission 31 doivent être soulignées car, étant donné qu'il s'agit de signaux numériques, la liaison peut se faire au moyen d'une transmission optique, mécanique ou infrarouge d'une transmission par ultrasons, ou même par des signaux de fréquence radio, le dispositif étant libéré de l'ensemble de transmission complexe et essentiel au moyen de balais (rAférence 16 sur la fiaure 1) aui est nrésent dans les dispositifs connus de correction. Le signal fourni par le dispositif de transmission 31 est envoyé, à la suite d'un simple étage d'amplification 32, au calculateur 2' pour être traité et pour produire la correc- tion de la flexion du couteau 1'. Ce signal double fourni par le détecteur 28 et qui est reçu par le calculateur 2' indique si le couteau est soumis à une flexion et dans quelle direction ladite flexion se pro- duit. Le calculateur qui, au cours du fonctionnement normal, est informé de la vitesse à laquelle circule l'outil de coupe ou couteau 1', et qui dispose d'informations concernant les qualités géométriques du matériau à couper, de la dureté du matériau et de son épaisseur, utilise toutes ces informations et fournit un signal de correction, qui dépend de toutes ces données, à l'équipement électronique qui fait tourner le couteau. Si la correction est suffisante, le signal de flexion dispa- raît au détecteur 28, et s'il est insuffisant ou excessif, le calculateur peut à nouveau modifier la position géométri- que du couteau par rapport à sa direction de circulation. Un autre avantage du traitement par le calculateur de la correction de la flexion du couteau de coupe consiste en ce que le calculateur peut stocker les corrections nécessaires pour les opérations de coupe différentes, telles que coupe d'un matériau non homogène, coupe à proximité des bords du matériau, coupe à proximité de coupes précédentes, etc., et en ce qu'il est informé du trajet qui va être imposé au cou- teau, ce pourquoi il peut faire des corrections préventives aux endroits du trajet o, à partir d'une expérience précé- dente, on peut déterminer que des flexions du couteau 1 vont être produites. Un autre avantage de ce dispositif de correction de flexion est que quand l'outil de coupe est soumis à une flexion, le calculateur peut réduire automatiquement la vitesse de cir- culation du couteau jusqu'à ce que ce dernier ait été corrigé, et si nécessaire il peut même exiger, également automatique- ment, du mécanisme d'aiguisage, aussi commandé par le cal- culateur, qu'il augmente les opérations d'aiguisage du couteau. Un autre avantage de ce dispositif de correction est que le calculateur, qui commande directement la vitesse de circu- lation de l'outil et qui reçoit des informations à partir du moment o a lieu la flexion du couteau, peut toujours faire mouvoir les moteurs transversaux à la vitesse maximale en l'absence du signal de flexion, la performance du disposi- tif de coupe étant grandement améliorée. En bref, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il effectue la correction des flexions du couteau à partir de signaux numériques formés par un détecteur 28 de flexion à sortie numérique. La correction de la flexion du couteau est réalisée en pre- nant en compte la vitesse de circulation de celui-ci et la résistance à la coupe du matériau, des corrections préventi- ves pouvant être faites en fonction des données stockées et inhérentes aux conditions antérieures produisant des flexions. D'autre part, la vitesse de circulation du couteau peut être mise sous conditions en fonction de la difficulté du pro- cessus de coupe et de la pression de flexion à.laquelle le couteau est soumis. D'autres caractéristiques importantes du dispositif consistent en ce que les détecteurs utilisés sont bon marché et qu'ils fonctionnent plus longtemps que les détecteurs analogiques utilisés précédemment. Le dispositif ne nécessite pas les réglages électroniques délicats de la sensibilité et de la puissance du signal délivré par le détecteur, et il est dans une grande mesure à l'abri des perturbations du mécanisme de détection et de correction des flexions du couteau. Enfin, le dispositif selon l'invention est enoutre caracté- risé pax sa capacité à établir des périodes d'aiguisage de l'outil de coupe,ou couteau, en fonction de la pression de flexion qui agit au cours de chacun des processus de coupe. Revendications. 1. Dispositif pour corriger la flexion du couteau d'une machine automatique de coupe, du type qui fait application d'un détecteur de flexion associé au couteau et envoyant en permanence des signaux d'information à un circuit électroni- que coopérant avec un dispositif de traitement de données doté d'un programme de commande de la machine de coupe, ce dispositif ayant le but de simplifier le circuit électroni- que compliqué qui est nécessaire pour traiter les signaux fournis par le détecteur, ainsi que de permettre un processus de coupe amélioré, caractérisé en ce que le détecteur de flexion est un détecteur (28) à sortie numérique connecté direc- tement au dispositif de traitement (21) par des moyens de liaison propres à émettre un signal double fourni par le détecteur numérique de flexion, le programme de commande du dispositif de traitement disposant de protocoles ou programmes de cor- rection de la flexion du couteau, lesdits protocoles évaluant, entre autres paramètres, le signal double produit par le détecteur numérique de flexion, un signal réactif fourni par un détecteur de vitesse de circulation du couteau et des paramètres relatifs à la résistance à la coupe du matériau. 2. Dispositif pour la correction des flexions du couteau d'une machine automatique de coupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal double fourni par le détec- teur numérique (28) correspond à la présence de la flexion du cou- teau et à la direction de celle-ci. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que les moyens de liaison pour l'émission du signal double consistent en des coupleurs opti- ques, des générateurs infrarouges, des moyens à ultrasons, des émetteurs de fréquence radio ou des transmissions méca- niques. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le programme de commande comprend des protocoles de stockage des conditions ayant produit la-flexion du couteau an cours de processus de coupe précédents, et des protocoles pour traiter les conditions stockées et effectuer les corrections préventives.