Brevet FR2662625A1 — publié le 19911206

Machine d'usinage thermique notamment machine d'oxy- coupage et accessoires " L'invention concerne une machine d'usinage thermique notamment une machine d'oxycoupage avec accessoires tels que moyens de réglage en hauteur, ensemble à brûleurs rotatifs, moyens de régulation de débit de gaz, moyens d'entraînement, capteurs ou analogues qui sont reliés par l'intermédiaire de lignes. Dans de telles machines d'oxycoupage à commande numérique, les signaux destinés aux accessoires externes tels le réglage en hauteur, le mouvement des éléments de chalumeaux tournants, la régulation du débit de gaz, l'entraînement, les capteurs ou analogues sont commandés par des signaux de type parallèle Il faut que ces signaux soient fournis initialement par une carte d'entrée et une carte de sortie Ils sont amplifiés par des cartes- relais et sont transmis aux accessoires par le câblage. Du fait du traitement en parallèle des signaux, il faut que la commande numérique de la machine d'oxycoupage dispose d'un nombre correspondant d'entrées et de sorties Même lorsqu'on utilise deux cartes entrée/sortie, dans le cas de machines d'oxycoupage à nombreux accessoires (fonctions supplémentaires), le nombre des entrées et des sorties est en général insuffisant, de sorte qu'il faut des solutions particulières La préparation des signaux parallèles par le relais nécessite une place correspondante dans l'armoire de commutation servant à la commande ainsi que de temps à autre des constructions d'armoire de commutation, différentes. Les câbles et passages de câble sont coûteux et souvent sensibles aux parasites à cause de l'influence des plasmas Les coûts de montage augmentent de manière plus que proportionnelle, car lorsque la commande est chargée au maximum, les adaptations individuelles sont nécessaires de même que des tests coûteux. L'invention a pour but de simplifier le traitement des signaux dans le cas de machines d'usinage thermiques, notamment dans le cas de machines d'oxycoupage. Il est connu selon le document Hoechst High Chem Magasin, tiré à part pour la Foire de Hannovre de 1988, d'utiliser des réseaux sous la forme d'anneaux, d'étoiles ou de structures de bus pour le traitement de signaux Comme application pour cela, on se reportera à l'article "Commutation par la lumière" du document KEM, Septembre 1988, pages 132- 138 concernant l'automobile Dans ce dernier article, on se reporte toujours à l'automatisation de la fabrication, celle du bureau et du laboratoire. On connait en outre selon les publications ZIS, année 1989, cahier 11, pages 148-153, l'utilisation de systèmes à bus de champ appliqués à la technique de soudage Ce problème est résolu par l'invention en ce que les signaux de transmission de données pour la commande et/ou la régulation et/ou la saisie des données des accessoires se font par des lignes qui forment un réseau local composé de systèmes en anneau, en étoile ou en bus ou une solution mixte à partir de tels systèmes. Suivant une autre caractéristique, un microprocesseur décentralisé avec des raccords de bus de champ est associé aux accessoires, ce microprocesseur étant relié par une ligne de type série pour l'échange des données avec la commande de la machine d'oxycoupage. Suivant une autre caractéristique, la machine est caractérisée par une ligne d'alimentation en énergie et une autre ligne pour l'échange bidirectionnel de données et le cas échéant une troisième ligne pour le circuit de sécurité. Suivant une autre caractéristique, le microprocesseur résout les signaux du bus de champ, les traite et les transmet aux éléments de réglage des accessoires. Suivant une autre caractéristique, le microprocesseur, l'électronique de réglage et le régulateur du moteur de l'accessoire sont logés dans un même boîtier. Suivant une autre caractéristique, la transmission des données se fait par des fibres de verre ou de polymère. Suivant une autre caractéristique, en plus on a un réseau local formé de systèmes en anneau, en étoile ou en bus pour les moyens de détection, ce réseau étant construit à partir de la technique des fibres de verre ou des polymères. Suivant une autre caractéristique, les fibres de verre ou de polymère assurent la surveillance des états du procédé ou de la machine tels que la vitesse, l'état de coupe ou analogues et ces moyens de détection à fibres sont intégrés au réseau. Suivant une autre caractéristique, la transmission de l'énergie se fait par des fibres de verre ou de polymère et pour réaliser des capteurs actifs et/ou passifs, on utilise de l'énergie active. Suivant une autre caractéristique, des fibres de polymères et des guides de lumière en verre, qui sont utilisés simultanément sur une machine ou simultanément dans un conducteur à fibres optiques. L'expression bus de champ concerne la combinaison circuit câblé/programme qui réside dans une ligne de type série pour la transmission de données entre une commande de machine d'oxycoupage et une intelligence décentralisée composée d'un microprocesseur avec un branchement de bus de champ. La ligne alimente les accessoires avant l'emplacement de préférence au niveau du brûleur avec les informations suivant un échange de données série, bidirectionnelles, se produisant par l'intermédiaire d'un protocole déterminé pour l'intelligence centrale. Les problèmes liés aux machines d'oxycoupage, exposées ci-dessus sont réduits par l'introduction d'un système à bus de champ Dans les accessoires à traiter comme par exemple l'ensemble de réglage en hauteur des chalumeaux, on dispose alors chaque fois d'un microprocesseur avec un branchement de bus de champ (intelligence décentralisée) Ce calculateur résout les signaux du bus de champ, les traite et les transmet aux éléments de réglage Ainsi, chaque accessoire n'est relié que par une ligne à l'alimentation en énergie et la ligne suivante arrive sur le bus de champ. Pour uniformiser, on a intégré une électronique de réglage en hauteur et le régulateur de moteur dans le boîtier du microprocesseur avec le branchement du bus de champ. La hauteur peut être réduite par la réalisation en technique SMD (Surface mounted devices, c'est-à-dire le montage direct de composants miniaturisés sur les plaques de circuits imprimés) ou encore en utilisant la technique connue des circuits hybrides en couche épaisse. Selon l'invention, le câblage de la machine d'oxycoupage est simplifié de façon importante La commande numérique de la machine d'oxycoupage devient plus simple, car les entrées et sorties physiques ne sont plus prévues dans la commande de la machine d'oxycoupage mais de manière décentralisée sur les accessoires Il en résulte que l'on dispose toujours exactement d'autant d'entrées et de sorties que nécessaire La réalisation de l'électronique se simplifie, car suivant l'équipement de la machine d'oxycoupage, on peut ajouter des systèmes analogues, décentralisés, supplémentaires Les systèmes à bus de champ pour les ensembles décentralisés se répètent pour l'essentiel, ce qui permet la fabrication en grande série. La machine d'oxycoupage selon l'invention est rendue extrêmement souple par le système, car par l'extension, il suffit de raccorder des intelligences locales supplémentaires au bus de champ La commande de la machine d'oxycoupage n'est que très peu chargée dans le cas de machines de grandes dimensions, ce qui supprime l'influence de durée de cycle s'ajoutant Les opérations sur le plan de procédé de mise en oeuvre peuvent se standardiser, s'inscrire dans des mémoires en amont et se sélectionner par une commande programmée en mémoire Pour réaliser des opérations de découpage non normalisées et des cycles, on peut transmettre des signaux jusqu'au poste SPS et les y traiter. Lors de l'utilisation du système à bus de champ avec un réglage en hauteur des chalumeaux d'oxycoupage (document OMNIMAT/SICOMAT, MESSER GRIESHEIM GMBH, publication 10 6002, page 14), le système à bus de champ est utilisé avantageusement comme accessoire d'entretien et de diagnostic, de détecteur intelligent pour le réglage en hauteur, de conducteur de lumière ou autres En branchant un capteur incrémental pour mesurer la hauteur du chalumeau, on peut recueillir des informations concernant la hauteur et la position du chalumeau d'oxycoupage et créer des signaux de fin d'exécution lorsqu'on atteint des hauteurs de consigne On peut avantageusement optimiser le temps de préchauffage et réduite la durée d'usinage. Cela crée en outre une situation permettant un fonctionnement totalement automatisé, car l'épaisseur des tôles et le type de matériau fixent les données technologiques On arrive à un procédé reproductible par exemple dans le cas d'un usinage par plasma avec soulèvement du chalumeau On peut également réaliser des réglages plus précis et plus rapides de la première hauteur par déplacement selon une courbe de vitesse de même que l'on peut surveiller automatiquement les commutateurs de fin de course et les moyens d'entraînement grâce à l'invention. De manière avantageuse, les signaux de transmission de données peuvent également se faire par des fibres optiques Pour cela, on utilise de manière générale des guides de lumière en verre et en polymère mis en place sur la machine d'oxycoupage et/ou placés dans un guide de lumière. Les fibres peuvent en outre formées des éléments de détection distincts d'un réseau local sous la forme d'un système en anneau, en étoile ou en bus (bus de détecteur distinct) ou encore correspondre à une solution mixte des systèmes cités L'observation des processeurs et des états des machines peut se faire par des capteurs à fibres optiques, les fibres mises en oeuvre de manière sensitive étant intégrées au réseau (mesure de la vitesse, état de coupe et analogue) De même, la transmission de l'énergie peut se faire par les fibres qui sont utilisées dans la machine comme énergie active ou pour la constitution de capteurs actifs à base de fibres Par le système à processeur multiple à intelligence répartie, on peut disposer avantageusement d'une puissance de calcul en temps partagé. De manière avantageuse, le système peut s'étendre simplement par l'adjonction de nouveaux noeuds de réseau permettant de construire simplement des systèmes coûteux de diagnostic automatiques Pour que la surveillance des machines et de la fabrication puisse se faire simultanément, on prévoit des actions alternées entre les deux. Le dessin unique monte une machine d'oxycoupage à intelligence décentralisée. La machine comprend une commande programmée par mémoire 10 avec un point de coupure CIM 11 Dans la commande 10, on a intégré une banque de données technologique 12 contenant toutes les données nécessaires à une opération d'oxycoupage telles que la dimension des buses des chalumeaux, l'épaisseur des pièces, le type de gaz de combustion, le type de buse. Par la carte entrée/sortie 13, on relie le réglage en hauteur 14 des chalumeaux d'oxycoupage 15 ainsi que la régulation de débit de gaz 16 et d'autres accessoires sont reliés par un système de buse de champ à la machine d'oxycoupage L'unicité des circuits de détection en amont, intégrés avec surveillance locale, régulation des procédés et automatisation sont désignées par la référence p P au dessin. REVENDICATIONS 1) Machine d'usinage thermique notamment machine d'oxycoupage avec accessoires tels que moyens de réglage en hauteur, ensemble à brûleurs rotatifs, moyens de régulation de débit de gaz, moyens d'entraînement, capteurs ou analogues qui sont reliés des lignes, machine caractérisée en ce que les signaux de transmission de données pour la commande et/ou la régulation et/ou la saisie des données des accessoires se font par des lignes qui forment un réseau local composé de systèmes en anneau, en étoile ou en bus ou une solution mixte à partir de tels systèmes. ) Machine d'usinage thermique notamment machine d'oxycoupage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un microprocesseur décentralisé avec des raccords de bus de champ est associé aux accessoires, ce microprocesseur étant relié par une ligne de type série pour l'échange des données avec la commande de la machine d'oxycoupage. ) Machine d'usinage thermique notamment machine d'oxycoupage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par une ligne d'alimentation en énergie et une autre ligne pour l'échange bidirectionnel de données et le cas échéant une troisième ligne pour le circuit de sécurité. 4 ) Machine d'usinage thermique notamment machine d'oxycoupage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le microprocesseur résout les signaux du bus de champ, les traite et les transmet aux éléments de réglage des accessoires. ) Machine d'usinage thermique notamment machine d'oxycoupage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le microprocesseur, l'électronique de réglage et le régulateur du moteur de l'accessoire sont logés dans un même boîtier. ) Machine d'usinage thermique notamment machine d'oxycoupage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la transmission des données se fait par des fibres de verre ou de polymère. ) Machine d'usinage thermique notamment machine d'oxycoupage selon la revendication 1 ou 6, caractérisée en ce qu'en plus on a un réseau local formé de systèmes en anneau, en étoile ou en bus pour les moyens de détection, ce réseau étant construit à partir de la technique des fibres de verre ou des polymères. 80) Machine d'usinage thermique notamment machine d'oxycoupage selon l'une quelconque des revendications 1, 6 ou 7, caractérisée en ce que les fibres de verre ou de polymère assurent la surveillance des états du procédé ou de la machine tels que la vitesse, l'état de coupe ou analogues et ces moyens de détection à fibres sont intégrés au réseau. ) Machine d'usinage thermique notamment machine d'oxycoupage selon l'une quelconque des revendications 1, 6 ou 7, caractérisée en ce que la transmission de l'énergie se fait par des fibres de verre ou de polymère et pour réaliser des capteurs actifs et/ou passifs, on utilise de l'énergie active. ) Machine d'usinage thermique notamment machine d'oxycoupage selon l'une quelconque des revendications 1, 6, 7, 8 ou 9, caractérisée par des fibres de polymères et des guides de lumière en verre, qui sont utilisés simultanément sur une machine ou simultanément dans un conducteur à fibres optiques.