Brevet FR2676947A1 — publié le 19921204

MACHINE DE DECOUPAGE DE TOLES ET DE TUBES A COMMANDE NUMERIQUE. L'invention se rapporte aux machines de découpage à commande numérique, qui utilisent comme outil de découpe un chalumeau (oxycoupage) ou une torche à plasma (plasmocoupage). Les machines connues comportent un chemin de roulement longitudinal (axe X) et une poutre transversale (axe Y) mobile en translation longitudinale. Un porte-outil maître et plusieurs porte-outils esclaves sont supportés de façon coulissante le long de la poutre. Le mouvement en Y du porte-outil maître et le mouvement en X de la poutre sont déterminés par une commande numérique programmée de façon que la trajectoire du porte-outil maître corresponde à la découpe voulue. Les porte-outils esclaves sont solidarisés au porte-outil maître par un organe de transmission en vue de la découpe simultanée de plusieurs pièces dans la tôle. Des logiciels appropriés permettent de calculer les développés à plat de différents volumes à réaliser en chaudronnerie et de leurs intersections, par exemple cylindre-cylindre, plan-cylindre, cône-cylindre, etc et de déterminer les composantes X et Y de la vitesse de coupe qui devra être utilisée, en particulier en fonction de l'épaisseur de la tôle à découper. Dans certaines applications, en particulier le découpage de tronçons ou segments tubulaires et des intersections nécessaires aux raccordements, il serait avantageux de pouvoir pratiquer une découpe en volume sur le tube déjà formé. Les méthodes connues à cet effet sont, soit artisanales (utilisation d'un chalumeau portatif que l'on déplace sur la surface du tube), soit très complexes (utilisation de machines du genre tour dans lesquelles un mandrin fait tourner le tube devant l'outil de coupe et calcule les composantes de la vitesse de coupe en fonction de paramètres tels que la vitesse angulaire de rotation et le diamètre du tube). L'invention a pour objet un procédé simplifié de découpe dans un volume tubulaire apte à permettre la commande numérique des mouvements à partir de logiciels identiques à ceux qui sont utilisés pour la découpe des développés correspondants dans une tôle plane. Ce procédé consiste principalement à utiliser un porteoutil mobile en X et à provoquer un mouvement relatif entre la surface du tube et du porte-outil, avec une vitesse linéaire indépendante du diamètre du tube et identique à la vitesse transversale que devrait avoir le porte-outil mobile en Y pour effectuer la découpe du développé à plat de la forme à réaliser, tout en dépla çant le porte-outil en X à la vitesse longitudinale qu'il devrait avoir pour effectuer ladite découpe du développé à plat. Selon un mode d'exécution préféré, le porte-outil est fixe en Y et le tube est entraîné en rotation autour d'un axe parallèle à X avec une vitesse tangentielle égale à ladite vitesse linéaire. L'invention a encore pour objet une machine de découpage numérique du genre défini ci-avant, caractérisée en ce que, en vue de la mise en oeuvre du procédé susvisé, la poutre transversale qu'elle comporte, munie de porteoutils servant à la découpe des tôles à plat, est prolongée de manière à supporter un porte-outils supplémentaire situé en regard d'un tube formé à découper et normalement fixe en Y, tandis que des moyens sont prévus pour supporter le tube et l'entraîner en rotation autour d'un axe parallèle au chemin de roulement, dans une position longitudinale sensiblement fixe. D'autres particularités, ainsi que les avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lumière de la description ci-après. Au dessin annexé Les figures 1, 2 et 3 représentent respectivement, vue en élévation, de dessus et de profil, une machine de découpage numérique conforme à un mode d'exécution préféré de l'invention La figure 4 est une vue schématique du dispositif à galets motorisés qui entraîne le tube en rotation La figure 5 est une vue schématique du dispositif à galets libres qui coopère avec le dispositif d'entraînement de la figure 4 ; et La figure 6 est une butée flottante de maintien de la position longitudinale du tube. Aux figures 1 à 3, on voit que la machine comprend, de façon connue en soi, une base fixe sur laquelle la tôle plane TP est posée à une certaine hauteur, un chemin de roulement longitudinal (rails 1, 2, figure 2) et un portique comprenant une poutre transversale 3 sur laquelle sont guidés les chariots porte-outils, dont un seul (4) a été figuré. Le déplacement transversal de ces chariots le long de la poutre est commandé par un premier moteur (non figuré et contenu dans le porte-outil 4) par l'intermédiaire d'un ruban sans fin de transmission 6. Le déplacement longitudinal du portique est commandé par un second moteur MX contenu dans le train de guidage longitudinal. La constitution et le fonctionnement de la partie de la machine qui vient d'être décrite sommairement sont classiques et conformes à ce qui a été dit ci-avant. Des logiciels associés à la commande numérique permettent en particulier de découper le développé à plat d'un tube en déterminant les vitesses transversales (Vy) et longitudinale (vox) de déplacement des outils en fonction de la seule épaisseur de la tôle (pour un métal donné). Suivant l'invention, le portique est prolongé en amont du bloc 5 par rapport à la partie de découpe à plat, le prolongement de la poutre 3 supportant un porte-outil supplémentaire 7 qui est, soit susceptible d'être bloqué dans une position où l'outil est situé dans le plan axial vertical du tube TB, soit d'être solidarisé au ruban 6 (par des moyens non figurés) pour être entraîné en Y par le premier moteur susvisé. Dans les deux cas, le porteoutil 7 est réglable en hauteur dans de larges limites par des moyens non figurés. Ce réglage est permanent pendant le découpage, la distance entre l'extrémité de l'outil de découpe et la surface du tube pouvant être maintenue constante par un asservissement (non figuré). Le tube TB est susceptible d'être entraîné en rotation autour de son axe par un vireur à deux galets motorisés (8, figure 3) disposé au voisinage de son extrémité proche du porte-outil 7 et repose sur un vireur à galets libres (9, figure 3). Chaque vireur est constitué de deux galets (80-81 et 9091 respectivement) montés sur un chariot (82-92) agencé pour permettre le réglage de l'écartement entre les deux galets du couple. Chaque chariot peut coulisser sur des rails 10-11 afin de régler la position longitudinale du tube TB. Une butée flottante longitudinale 13 est également supportée sur les mêmes rails 10-11 de façon coulissante. Cette dernière (figures 3 et 6) comporte une règle 130 en appui sur la tranche du tube à l'extrémité opposée à l'extrémité de découpe. Cette règle est articulée, avec deux degrés de liberté, autour d'un axe 131 qui tourillonne à une extrémité d'un bras 132 lui-même articulé à l'extrémité d'un axe fixe 133 monté à l'extrémité supérieure d'un support vertical 134 lui-même articulé à sa base sur un chariot 135 apte à coulisser sur les rails 10-11 pour un réglage de la position longitudinale de la butée. Cette butée permet d'éviter le coincement du tube en cas d'irrégularités de forme du tube ayant tendance à provoquer un certain débattement longitudinal pour la découpe d'une section droite ou non dans un tube. Le porte-outil 7 est bloqué et la commande numérique utilise le même logiciel que pour la découpe à plat du développé du tube. En fonctionnement les deux galets motorisés entraînent le tube en rotation exactement à la même vitesse tangentielle Vy que celle qui est fixée par ledit logiciel pour le déplacement en Y du porte-outil de découpe à plat. On a évidemment D Q = Vy = d o 2 2 D et d étant les diamètres respectifs du tube et des galets moteurs et Q et o les vitesses angulaires respectives D'où o = Vy x 2 d ce qui détermine la vitesse angulaire du moteur d'entraînement des galets que doit imposer la commande numérique. Cette vitesse est indépendante de D. Avantageusement, l'écartement E entre les axes des galets moteurs est maintenu à une valeur égale à l'écart angulaire entre les points de contact des galets avec le tube étant alors égal à 900. La commande du déplacement en X de la poutre 3 est assurée par le même moteur et avec le même logiciel que pour la découpe à plat du développé correspondant. Si l'on désire pratiquer une découpe avec chanfreinage, il suffit d'incliner la buse de coupe à l'extrémité du chalumeau, cette dernière (70) étant, à cet effet, montée orientable autour d'un axe parallèle (71) à la direction Y (figure 3). Ce mode de fonctionnement permet aussi d'effectuer une intersection tube-tube de grande ouverture en vue d'un piquage. Dans une variante, qui sera préférée, lorsque l'ouverture du piquage étant de faible dimension, il importe que la coupe s'effectue non pas radialement, mais verticalement, le tube sera maintenu fixe en rotation, tandis que le porte-outil 7 sera solidarisé au ruban de transmission, donc déplacé en Y à la même vitesse linéaire que pour le découpage du développé à plat correspondant. La poutre 3 subira évidemment le même déplacement en X que pour ledit découpage du développé à plat. La hauteur de l'outil devra être asservie pour suivre la forme de la surface du tube. En définitive, la machine de l'invention permet, en utilisant les mêmes logiciels, d'effectuer aussi bien la découpe de tôles planes destinées en particulier au formage de chaudronneries tubulaires que d'effectuer la découpe directe en volume sur le tube déjà formé. Il va de soi que diverses modifications pourront être apportées aux dispositifs décrits et représentés, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. procédé simplifié de découpe dans un volume tubulaire, apte à permettre la commande numérique des mouvements à partir de logiciels identiques à ceux qui sont utilisés pour la découpe des développés correspondants dans une tôle plane, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un porteoutil mobile en X et à provoquer un mouvement relatif entre la surface du tube et du porte-outil avec une vitesse linéaire indépendante du diamètre du tube et identique à la vitesse transversale que devrait avoir le porte-outil mobile en Y pour effectuer la découpe du développé à plat de la forme à réaliser, tout en dépla çant le porte-outil en X à la vitesse longitudinale qu'il devrait avoir pour effectuer ladite découpe du développé à plat. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le porte-outil est fixe en Y et le tube est entraîné en rotation autour d'un axe parallèle à X avec une vitesse tangentielle égale à ladite vitesse linéaire. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'outil de découpe du tube est orientable autour d'un axe parallèle à la direction Y. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la distance entre l'extrémité de l'outil de découpe du tube et la surface à découper est maintenue constante au cours de la rotation du tube. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube est bloqué en rotation tandis que le porte-outil est entraîné en Y à ladite vitesse linéaire. 6. Machine de découpage numérique pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la poutre transversale (3) qu'elle comporte, munie de porte-outils (4) servant à la découpe des tôles à plat, est prolongée de manière à supporter un porte-outil supplémentaire (7) situé en regard d'un tube (TB) formé à découper et normalement fixe en Y, tandis que des moyens (8-9) sont prévus pour supporter le tube et l'entraîner en rotation autour d'un axe parallèle au chemin de roulement, dans une position longitudinale sensiblement fixe. 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits moyens de support et d'entraînement du tube comprennent un couple de galets moteurs (80-81) d'axes parallèles à la direction X et de position réglable selon ladite direction. 8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'écartement angulaire des points de contact desdits galets avec le tube est maintenu à une valeur de l'ordre de 900. 9. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits moyens de support et d'entraînement comportent en outre un couple de galets libres d'axes parallèles à la direction X et sur lesquels repose le tube. 10. Machine selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ladite position longitudinale sensiblement fixe du tube est assurée au moyen d'une butée flottante (130-135).