Brevet FR2695852A1 — publié le 19940325

"Procédé de régulation de la qualité de coupe pour l'oxycoupage" L'invention concerne un procédé de régula- tion de la qualité de coupe pour l'oxycoupage thermi- que. Pendant l'oxycoupage, la pièce est chauffée localement à la température d'allumage et y est brûlée dans le jet d'oxygène de découpage La chaleur dégagée par la flamme de chauffage et celle dégagée par la10 combustion de la pièce à l'endroit de la découpe per- mettent ainsi la combustion continue dans le jet d'oxygène de découpage. Le jet d'oxygène de découpage développe le procédé de combustion à la fois en profondeur et en translation Les scories formées par la combustion sont expulsées à travers la fente de coupe, par le jet de gaz. Pour arriver à une qualité de coupe optimale sans avoir les phénomènes de fusion de bord, de joints de coupe convergents ou divergents, des profils à sur- faces de coupe ondulées, des striures excessives en amont ou en aval, des cratères ou déformations analo- gues, il faut que le conducteur de la machine assure un réglage fin, manuel, des paramètres de coupe car25 les paramètres varient avant et pendant l'opération d'oxycoupage Les raisons sont, par exemple, la phase de chauffage du chalumeau, les tolérances du chalu- meau, les températures différentes de la tôle, les puits de chaleur ou la répartition de la température dans la tôle, l'évacuation de la chaleur de la tôle sur le plateau de travail, l'échange de chaleur avec l'environnement par convection, les contours de coupe différents et les apports de chaleur, les variations dans la pression des gaz, les variations de la puis- sance du chalumeau ou analogue. Il est connu selon le document DE 22 03 194 Cl de détecter les variations de luminosité de la piè- ce oxycoupée par réaction d'oxydation, à l'aide d'un élément photoélectrique fixé à l'extrémité supérieure du chalumeau et en fonction de l'état de l'opération d'oxycoupage, de commander automatiquement la vitesse de coupe, la fin de l'opération de coupe, les ratés d'allumage de la flamme, ou autres Selon la colonne 6, lignes 38-41 de ce document, il s'est avéré en pra- tique que les variations du flux lumineux qui décou- lent de la vitesse de découpage peuvent être négli- gées. Selon le document DE 38 03 444 Cl, à la pla- ce d'un élément photoélectrique prévu à l'extrémité supérieure du chalumeau, on utilise un guide de lumiè- re dans le tube d'oxygène de découpe et cela à proxi- mité immédiate de la buse car cela permet d'augmenter considérabement l'intensité du signal détecté et d'é- viter les variations du signal Le guide de lumière est relié à un convertisseur opto-électrique. Selon le document EP 04 08 846 Al, ce cap- teur photosensible doit permettre de régler le mélange gaz combustible/oxygène ou air. Partant de cet état de a technique, la pré- sente invention a pour but d'optimiser la qualité de l'oxycoupage. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on dé- tecte l'intensité de lumière jaune et/ou orange et/ou rouge et/ou infrarouge dans une plage de longueurs d'onde comprise entre 400 et 1000 nm, de préférence une plage de longueurs d'onde comprise entre 500 et 800 nm, pendant la coupe et on maintient cette valeur à une valeur de qualité de coupe. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, on détecte les intensités, de préférence les intensités de lumière infrarouge avec un guide de lu- mière placé dans le tube d'alimentation en oxygène de coupage et on fournit cette intensité à un convertis- seur optoélectrique relié au guide de lumière et qui en fonction des intensités, de préférence des intensi- tés infrarouges, génère des signaux de tension repré- sentant des valeurs de la qualité de coupe. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, en cas de dépassement d'une valeur prédéter- minée de la qualité de coupe, on diminue la vitesse de coupe et, lorsqu'on dépasse vers le bas une valeur prédéterminée de la qualité de coupe, on augmente la qualité de coupe. De façon surprenante, l'invention permet d'augmenter la qualité de la coupe tout en augmentant la vitesse de coupe L'optimisation de la qualité de coupe, c'est-à-dire le fait d'éviter les défauts de coupe comme par exemple l'élargissement de la coupe ou le rétrécissement de celle-ci, des profilés ondulés de la surface de coupe, des cratères, des nervures de coupe irrégulières ou trop profondes, ou autres s'ob- tient par le maintien constant d'une valeur moyenne de la qualité de coupe qui décrit à la fois la précision et la netteté de la coupe Cette valeur se détermine sur un échantillon, pour chaque épaisseur de tôle/com- binaison de buse, sous la forme d'intensités de cou- leur jaune et/ou orange et/ou rouge et/ou infrarouge pendant la découpe sur l'échantillon que l'on coupe avec les données réglées de façon optimale Des inten- sités jaune et/ou orange et/ou rouge et/ou infrarouge correspondent à une plage de longueurs d'onde comprise entre 400 et 10 O Onm (nm = nanomètre) De préférence, on utilise une plage de longueurs d'onde comprise en- tre 500 et 800 nm, notamment la plage des longueurs d'onde correspondant à la lumière infrarouge car les effets parasites de la flamme et les projections sont très largement réduits La valeur pour le jaune et/ou orange et/ou rouge et/ou infrarouge est alors transmi- se par le procédé automatique comme valeur de consigne pour la qualité optimale de coupe dans une banque de données techniques et est lue dans cette banque de données techniques pendant la coupe Pendant l'ensem- ble de l'opération de coupe, on règle la variation de la vitesse de coupe automatiquement par des correc- tions fines à partir des détériorations de qualité de la coupe résultant de températures variables du chalu- meau ou de la tôle ou de flux de gaz différents et/ou de pressions de gaz différentes. Un guide de lumière placé dans le tube d'a- limentation en oxygène de coupe d'un chalumeau d'oxy- coupage, relié à un convertisseur sensible pour la plage des longueurs d'onde comprise entre 400 et 1000 nm, permet de résoudre les intensités jaune et/ou orange et/ou rouge et/ou infrarouge pendant la coupe et de les exploiter dans une unité d'exploitation Les valeurs des tensions à la sortie de l'unité d'exploi- tation permettent d'asservir les moteurs de transla- tion de la machine de guidage. On a ainsi, à la sortie, des tensions trop importantes pour des vitesses trop importantes et des tensions trop basses pour des vitesses de coupe trop basses que la valeur idéale ou valeur de consigne. Pour une vitesse de coupe trop élevée, l'optique du guide de lumière reçoit une lumière jaune et/ou organ- ge et/ou rouge et/ou infrarouge car le jet d'oxygène de coupe est fourni trop rapidement à cause de l'in- tertie et des constantes de temps nécessaires du métal liquide ce qui génère des nervures en aval Dans le cas d'une vitesse de coupe trop faible, l'intensité jaune et/ou organge et/ou rouge et/ou infrarouge chute sur l'optique car l'oxygène en excédent conduit à cet- te atténuation, c'est-à-dire que le champ de visée de l'optique est dégagé de matière en fusion par souffla- ge La constante de temps pour une coupe optimale va- rie avec la température de l'emplacement de la coupe, en amont de la coupe. La présente invention permet d'atteindre des vitesses plus élevées avec une meilleure qualité de coupe car pour des états de chauffe de la tôle et des tolérances du chalumeau, des buses et la machine peu- vent être asservis de façon correspondante pour une qualité de coupe optimale, par exemple un rectangle de x 20 mm avec V O = 600 mm/min et VFINALE = 750 mm/min ou un diamètre de cercle de 20 mm avec V O = 600 mm/min et VFINALE = 2000 mm/min pour une épaisseur de tale de 8 mm. La première réalisation de l'invention per- met de Déterminer l'usure de la buse d'oxycoupage Des essais ont montré qu'en cas de buses défectueuses, à cause des projections de scories, du balayage des bu- ses dans les canaux de chauffage et/ou les canaux d'oxygène, ne permmettent plus une régulation sur la valeur de la qualité de coupe, c'est-à-dire une régu- lation sur la valeur de consigne déterminée La valeur de consigne varie alors sur des valeurs limites prédé- terminées inscrites dans l'unité d'exploitation et qui, lorsqu'elles sont atteintes ou dépassées, génè- rent un signal demandant le changement de la buse. R E V E N D I C A T I O N S 1) Procédé de régulation de la qualité de coupe pour l'oxycoupage thermique, caractérisé en ce que on détecte l'intensité de lumière jaune et/ou orange et/ou rouge et/ou infrarouge dans une plage de lon- gueurs d'onde comprise entre 400 et 1000 nm, de préfé- rence une plage de longueurs d'onde comprise entre 500 et 800 nm, pendant la coupe et on maintient cette va- leur à une valeur de qualité de coupe constante. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que on détecte les intensités infrarouges pendant la coupe et on maintient une valeur infrarouge constante pour la qualité de coupe. ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que on détecte les intensités, de préférence les intensi- tés de lumière infrarouge avec un guide de lumière placé dans le tube d'alimentation en oxygène de coupa- ge et on fournit cette intensité à un convertisseur optoélectrique relié au guide de lumière et qui en fonction des intensités, de préférence des intensités infrarouges, génère des signaux de tension représen- tant des valeurs de la qualité de coupe. ) Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'en cas de dépassement d'une va- leur prédéterminée de la qualité de coupe, on diminue la vitesse de coupe et, lorsqu'on dépasse vers le bas une valeur prédéterminée de la vitesse de coupe, on augmente la qualité de coupe. ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on détermine les valeurs de la qualité de coupe sur un échantillon. 6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on inscrit des valeurs déterminées de la qualité de coupe dans une banque de données techniques et on les appelle automatiquement pendant la coupe. ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'en cas de déviation de la valeur de la qualité de coupe par rapport à des valeurs limites prédétermi- nées, on génère un signal demandant le changement de buses.