Brevet FR2564356A1 — publié le 19851122

L'invention a pour objet un dispositif qui a pour roule de commander les mouvements de déplacement d'une tête de coupe à rayon laser dans une machine servant à découper des matières diverses supportées par une table de découpage. Etant donné que les matières découpées à l'aide d'un rayon laser sont généralement des feuilles de grandes dimensions, il est préférable de rendre mobile la tête qui contient le miroir de renvoi ainsi que les moyens de focalisation du rayon. La tête de coupe étant considérablement plus légère que la table on rencontre peu de difficulté à la déplacer jusqu'à une vitesse de coupe de 15 m/mn environ à l'aide des moyens classiques qui comprennent un portique léger deplaçable le long de l'axe des x par exemple et un chariot portant la tête de coupe déplaçable sur le portique le long de l'axe des y. Les mouvements du portique sont commandés par un groupe motoréducteur qui lui est extérieur, ce qui se réalise facilement, et les mouvements de la tête de coupe le long du portique sont commandés par un groupe moto-réducteur monté sur le portique. Un tel groupe est relativement lourd (poids 2 à 3 daN) si bien qu'aux vitesses de coupe supérieures à 15 m/mn et pouvant atteindre 40 m/mn, il devient extrêmement difficile d'imposer au portique les accélérations et décélérations nécessaires le long d'un tracé de coupe qui est souvent plutôt tortueux. Entrainer la tête de coupe dans ses déplacements sur le portique à partir d'un moteur extérieur à ce dernier, n'est pas aussi simple qu'il parait à première vue, parce que la transmission du couple doit se faire sans aucun risque de glissement et sans création de forces parasites qui compromettraient la reproduction fidèle du trace que la tête de coupe doit suivre. L'invention a pour but principal de parvenir à un dispositif de commande du déplacement le long de la traverse d'un portique d'un chariot porteur d'une tête de coupe à rayon laser, à partir d'un moteur disposé à l'extérieur de ce portique, avec toute la précision requise en vitesse et en déplacement. Un but secondaire de l'invention est de compléter le dispositif de commande ci-dessus afin que le portique soit lui aussi déplacé par un moteur extérieur avec la même précision. Dans une machine de découpage par laser ayant un bâti, une traverse déplaçable par rapport a ce bâti le long d'un axe x, un chariot porteur d'une tête de coupe à rayon laser déplaçable sur la traverse le long d'un axe y, selon l'invention deux poulies sont montées libres en rotation aux extrémités opposées de la traverse, un câble passe autour de ces poulies pour avoir un brin parallèle à la trajectoire du chariot sur cette traverse ou, autrement dit, à l'axe y, et le chariot est solidement fixé à ce brin, des poulies de renvoi principales sont supportées par le bâti aux extrémités opposées de la trajectoire de la traverse par rapport à ce bâti, des poulies de renvoi secondaires guident le câble pour que ses deux poutres extrêmes opposées parviennent sur deux côtés diamétralement opposés chacune à un même tambour d'un treuil accouplé en rotation à un groupe moto-réducteur, un chassis supportant le treuil et son groupe moteur est monté libre en déplacement dans le sens axial du tambour du treuil, sur un chemin de guidage porté par le bâti de la machine. De préférence, un moyen d'entraînement positif en déplacement du chassis sur son chemin de guidage est accouplé fonctionnellement au treuil, de préférence au tambour, pour imposer à ce chassis des mouvements en sens axial qui maintiennent la disposition perpendiculaire des parties extrêmes du câble par rapport au tambour du treuil. Selon un mode de réalisation simple, le moyen d'entraînement positif du chassis comprend une vis accouplée en rotation avec le tambour du treuil, coaxialement à ce dernier, cette vis étant engagée dans -un écrou fixe supporté par le bâti de la machine. De préférence, le tambour a une rainure hélicoidale d'enroulement du câble et cette rainure a un pas identique au pas du filet de la vis. D'une manière analogue, pour assurer le déplace ment de la traverse par rapport au bâti, il existe deux poulies montées libres en rotation aux extrémités opposées de ce bâti ; un câble passe autour de ces poulies pour avoir un brin parallèle à la trajectoire de la traverse le long du bâti, ou autrement dit parallèle a l'axe ; la traverse est solidement fixée au câble et des poulies de renvoi libres en rotation sont supportées par le bâti pour que les deux parties extrêmes opposées du câble parviennent sur deux côtés diamétralement opposés chacune à un même tambour d'un treuil accouplé en rotation à un groupe moto-réducteur sur un chassis commun monté libre en déplacement dans le sens axial du tambour sur un chemin de guidage porté par le bâti de la machine. De préférence, il existe deux paires de poulies montées libres en rotation sur le bâti, chaque paire se trouvant en relation respectivement avec l'une des extrémités opposées de la traverse, de sorte qu'il existe deux brins du câble parallèles et se déplaçant dans le même sens, chacune des extrémités de la traverse étant fixée solidement à l'un des brins respectifs. On donnera maintenant, sans intention limitative et sans exclure aucune variante, une description d'un exemple préféré de réalisation. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue générale schématique montrant clairement la disposition d'une part d'un câble d'entraînement de la tête de coupe le long d'une traverse, d'autre part d'un câble d'entraînement de cette traverse par rapport à un bâti à partir de moteurs extérieurs respectifs supportés par le bâti d'une machine de découpage par laser, conformément à l'invention, - la figure 2 est une vue partielle d'une machine selon l'invention montrant principalement le mode de montage du treuil déplaçable parallèlement à l'axe x et entraînant la tête de coupe le long de l'axe y, - la figure 3 est une vue partielle de côté de la partie de la machine représentée sur la figure 2. Sur la figure 1 on peut voir une traverse 1 dépla çable dans les deux sens le long d'un axe x par rapport à un bâti de machine (non représenté). Sur cette traverse 1 est monté un chariot porteur d'une tête de coupe 2 déplaçable le long de la dimension longitudinale de la traverse 1, qui est confondue avec un axe y. Pour le déplacement de la tête de coupe 2 dans le sens de l'axe y, la traverse 1 porte à ses extrémités opposées deux poulies 3A, 3B entre lesquelles s'étend un brin 4 d'un câble métallique M. Dans cet exemple, la traverse 1 porte une autre poulie 5 à son extrémité ol est montée la poulie 3B cette poulie 5 est espacée de la poulie AB de façon à guider un brin de retour 6 du câble M parallèle au brin 4. Cette disposition n'est pas obligatoire. La traverse 1 pourrait ne porter que la paire de poulies 3A, 3B, le câble M se dirigeant après avoir contourné la poulie 3A vers une poulie 5' supportée par le bâti de la machine et dessinée en trait mixte. La disposition représentée en trait plein a l'avantage de mettre le câble M dans un même plan tangent aux poulies 5 et 3B. Après ces dernières, le câble M passe autour de deux poulies de renvoi principales 7, 8 montées libres en rotation sur le bâti aux extrémités opposées de la trajectoire de la traverse 1. Ensuite, d'autres poulies de renvoi 9, 10 guident le câble M afin que ses deux parties extrêmes opposées M1, M2 parviennent perpendiculairement a un tambour 11 d'un treuil sur des côtés diamétralement opposés de ce tambour de façon que, pendant la rotation de ce dernier, l'un des brins s'enroule pendant que l'autre se déroule. Le tambour 11 est accouplé en rotation à un groupe moto-réducteur 12 a sens de rotation réversible. La figure 2 montre que le tambour 11 a, de préfé- rence, dans sa face extérieure une rainure hélicoidale 13, à pas faible, qui assure un enroulement précis et reproductible du câble M. Le tambour 11 et son groupe moteur 12 sont montés sur un chassis commun 14 qui est lui-même monté libre en déplacement le long d'un chemin de guidage 15 fixé à une semelle 16 solidaire du bâti de la machine. Ce chemin de guidage 15 est parallèle à la dimension longitudinale du tambour Il de sorte que, pendant les déplacements de l'ensemble mobile, en réalité le tambour 11 se déplace en sens axial le long de son propre axe géométrique. Le tambour 11 est monté sur un arbre 17 qui est soutenu entre deux paliers 18,19. Au-delà du palier 19, l'arbre 17 est accouplé avec l'arbre du groupe moto-réducteur 12. Audelà du palier 18, l'arbre 17 du tambour 11 est accouplé par un manchon 20 à une vis 21 qui s'étend coaxialement au tambour 11 jusqu'à un écrou fixe 22 dans lequel elle est engagée. Cet écrou 22 est supporté à partir du bâti 16 de la machine au niveau voulu, au moyen d'un support 23. Le filet de la vis 21 et celui de l'écrou 22 ont un pas égal au pas de la rainure 13 du tambour 11.De cette façon, quels que soient le sens et la durée de la rotation du tambour 11, celui-ci se déplace en sens axial avec le chassis commun 14,de sorte que les deux brins M1 et M2 du câble M restent toujours chacun dans un plan perpendiculaire au tambour 11, sans prendre de position oblique, sans changer de longueur, sans donner naissance à des forces parasites obliques. La figure 3 montre que la traverse 1 est montée déplaçable sur des glissières cylindriques 24 parallèles fixées chacune au sommet de montants fixes creux 25 suffisamment larges pour contenir le treuil déplaçable le long de son chemin de guidage 15. Ce dernier est fixé à la semelle du montant 25. Ce dernier contient aussi les poulies 9 et 10 sa paroi supérieure qui porte une glissière 24 est percée d'une ouverture 26 qui laisse passer le câble M jusqu'à la poulie 7. Celle-ci est supportée au niveau voulu en correspondance avec la poulie 5 par une chape 27 dressée à proximité du trou 26. Quand la traverse 1 est immobilisée à une position donnée, toute rotation du tambour 11 produit l'enroulement d'une partie extrême,M1 par exemple, du câble M, le déroulement d'une longueur identique de la partie extrême opposée M2 et un déplacement identique le long de l'axe y de la tête de coupe 2 fixée au brin 4 entre les poulies 3A, 3B. Quand la traverse 1 se déplace le long de l'axe x et que la tête de coupe doit rester à une valeur déterminée sur l'axe y, le tambour 11 est entraîné en rotation à la vitesse juste nécessaire pour que le câble M accompagne la traverse 1, c'est-à-dire en modifiant comme il convient la longueur des brins du câble M entre les poulies 7 et 5, d'une part et 8 et 3B, d'autre part. Quand la traverse 1 doit être déplacée le long de l'axe x en même temps que la tête de coupe 2 doit être déplacée le long de l'axe y, le treuil 11 est entraîné en rotation à la vitesse qui convient, plus élevée ou plus faible, pour que la tête de coupe 2 change de position le long de la traverse 1, à l'opposé de ce qui vient d'être expliqué ci-dessus. Pour assurer le déplacement de la traverse 1 le long de l'axe x à partir d'un moteur extérieur, il existe une disposition analogue comprenant une paire de poulies 28A, 28B et 29A, 29B supportées libres en rotation par le bâti 25 respectivement aux extrémités opposées de ce dernier pour qu'un câble métallique MM présente entre les deux poulies 28A, 28B et 29A, 29B de chaque paire un brin 30, 31 respectivement parallèle aux glissières 24 et à l'axe x, au voisinage des extrémités de la traverse 1. Celle-ci est fixée solidement à chacun des brins 30, 31 par ses extrémités opposées. La figure 3 montre la poulie 29B supportée à l'inte- rieur et à la partie supérieure du montant 25 ; les autres poulies 29A et 28A, 28B sont montees d'une manière analogue. Une poulie de renvoi 32 parallèle à la poulie 28A reçoit le brin de retour qui a contourné la poulie 28B ; deux poulies de renvoi 33 34 placées dans un même plan perpendicu laire aux deux plans parallèles des poulies 32 et 29A, permettent au câble venant du brin 30 de contourner la poulie 29A pour constituer le brin 31 de sorte que ces deux brins parallèles 30, 31 se déplacent toujours dans des sens identiques. D'autres poulies de renvoi 35, 36, dont la disposition et le nombre pourraient varier en fonction du mode de construction de la machine, guident le câble MM jusqu'au tambour 37 d'un treuil. Les deux parties extrêmes MM1 et MM2 de ce câble arrivent perpendiculairement au tambour 37 sur des côtés diamétralement opposés de ce dernier, de sorte que, comme précédemment pour le câble M, une partie extrême s'enroule quand l'autre se déroule. Le tambour 37 est accouplé en rotation à un groupe moto-réducteur 38. L'ensemble est monté sur un chassis commun déplaçable le long d'un chemin de guidage pour que le câble MM ne prenne pas de position oblique par rapport au tambour 37. Celui-ci est déplacé axialement dans le sens voulu sous l'effet d'une vis avec laquelle il est accouplé en rotation. Ce montage est strictement semblable à celui qui a été décrit plus haut à propos du câble M ; il n'est donc pas nécessaire de le représenter et de le décrire à nouveau. Dans une machine conforme à l'invention, les pièces mobiles ont la masse la plus faible, ce qui permet de les entraîner à des vitesses élevées, en faisant suivre à la tête de coupe 2 un contour complexe grâce aux valeurs relativement réduites des accélérations et des décélérations. Les vitesses et les sens de rotation des tambours li et 37 dont dépendent les mouvements de la tête de coupe 2 le long des axes x et y sont déterminés par un ordinateur program me en conséquence. Bien entendu, l'invention couvre aussi toute machine de découpage à laser équipée de l'un quelconque ou des deux moyens décrits ci-dessus de commande des mouvements de la tête de coupe seule et/ou de la traverse qui supporte cette tête, pour des déplacements le long de deux axes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'une tête de coupe (2) à rayon laser dans une machine ayant un bâti (25), une traverse (1) déplaçable par rapport à ce bâti le long d'un axe (x), un chariot porteur de la tête de coupe (2) déplaçable sur la traverse (1) le long d'un axe (y), caractérisé en ce que deux poulies (3A,3B) sont montées libres en rotation aux extrémités opposées de ladite traverse (1), un câble (M) passe autour de ces poulies (3A,3B) avec un brin (4) parallèle a l'axe (y) et le chariot de la tête de coupe (2) est fixé à ce brin (4), des poulies de renvoi principales (7,8) sont supportées par le bâti (25) aux extrémités opposées de la trajectoire de la traverse (1) par rapport à ce bâti (25), tandis que des poulies de renvoi secondaires (9,10) guident le câble (M) jusqu'à un tambour (11) d'un treuil sur lequel s'enroulent ou à partir duquel se déroulent sur deux côtés diamétralement opposés les deux parties extrêmes (M1, M2) du câble (M), ce treuil comprenant un groupe moto-réducteur (12) monté avec le tambour (11) sur un chassis commun (14) monté libre en déplacement sur un chemin de guidage (15) porte par le bâti (25) dans le sens axial du tambour (11). 2. Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce qu'un moyen positif d'entraînement du chassis commun (14) sur son chemin de guidage (15) est accouplé fonctionnellement au treuil, de préférence au tambour (11), pour imposer à ce chassis des mouvements qui maintiennent la position perpendiculaire des parties extrêmes (M1, M2) du câble (M) par rapport au tambour (11). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tambour (11) est supporté par un arbre (17) accouplé en rotation avec une vis (21) disposée coaxialement à ce tambour (11) et engagée dans un écrou fixe (22) supporté par le bâti (25). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tambour (11) a à sa surface une rainure hélicol- dale (13) d'enroulement du câble (M) et le pas de cette rainure (13) est identique au pas du filet de la vis (21). 5. Dispositif de commande d'une tête de coupe (2) à rayon laser dans une machine ayant un bâti (25), une traverse (1) déplaçable par rapport à ce bâti le long d'un axe (x), un chariot porteur de la tête de coupe (2) déplaçable sur la traverse (1) le long d'un axe (y), caractérisé en ce que au moins deux poulies (28A, 28B) sont montées libres en rotation aux extrémités opposées du bâti (25), un câble (MM) passe autour de ces poulies (28A, 28B) avec un brin (30) parallèle à l'axe (x) et la traverse est fixée à ce câble (MM), des poulies de renvoi (32, 33, 35) guident le câble (MM) jusqu'à un tambour (37) d'un treuil sur lequel s'enroulent ou à partir duquel se déroulent sur deux côtés diamétralement opposés les deux parties extrêmes (MM1, MM2) du câble (MM), ce treuil comprenant un chassis commun monté ment sur un chemin de guidage porté par le bâti (25) dans le sens axial du tambour. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que deux paires de poulies (28A, 28B - 29A, 29B) sont montées libres en rotation sur le bâti (25), en relation chacune respectivement avec l'une des extrémités opposées de la traverse (1), le câble (MM) passant successivement sur les deux poulies (28A, 28B) d'une paire puis sur les poulies (29A, 29B) de l'autre paire avec deux brins parallèles (30,31) se déplaçant dans le même sens auxquels les extrémités opposées de la traverse (1) sont fixées respectivement. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5, 6, caractérisé en ce qu'un dispositif d'entraînement du chassis commun sur son chemin de guidage est accouplé fonctionnellement au treuil, de préférence au tambour, pour imposer à ce chassis des mouvements qui maintiennent la position perpendiculaire des parties extrêmes (MM1, MM2) du câble (MM) par rapport au tambour (37). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tambour (37) est supporté par un arbre accouplé en rotation avec une vis disposée coaxialement au tambour (37) et engagée dans un écrou fixe supporté par le bâti (25), le tambour (37) ayant de préférence à sa surface une rainure hélicoidale d'enroulement du câble (MM) dont le pas est identique au pas du filet de la vis. 9. Machine de découpage au laser, ayant une tête de coupe mobile, caractérisée en ce qu'elle est équipée de l'un quelconque des dispositifs de commande des mouvements de ladite tête selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle a au moins un montant creux (25) qui supporte des glissières (24) de déplacement d'une traverse (1) qui porte la tête de coupe (2), ce montant contenant le treuil mobile axialement et des poulies de renvoi de l'un au moins des dispositifs de commande des mouvements de ladite tête.