Brevet FR2685654A1 — publié le 19930702

"Machine d'usinage thermique, notamment machine d'oxy- coupage et ensemble complémentaire" L'invention concerne une machine d'usinage thermique, notamment machine d'oxycoupage ou de souda- ge, comportant des ensembles complémentaires tels que des moyens de réglage en hauteur du -chalumeau, un en- semble de rotation du chalumeau, un moyen de régula- tion de débit de gaz, des moteurs ou moyens analogues qui sont reliés par des lignes, un processeur étant10 associé à ces ensembles. Dans de telles machines d'oxycoupage à com- mande numérique, les signaux destinés aux ensembles complémentaires, externes, tels que le moyen de régla- ge en hauteur, l'ensemble de rotation du chalumeau, le15 moyen de régulation du débit de gaz, les moteurs, les capteurs ou moyens analogues, sont des signaux en pa- rallèles Ces signaux doivent être fournis initiale- ment par l'intermédiaire d'une carte d'entrée/sortie. Ces signaux sont amplifiés dans des cartes de relais20 et sont fournis aux câbles alimentant les différents ensembles complémentaires. Du fait du traitement en parallèle des si- gnaux, il faut que la commande numérique de la machine d'oxycoupage soit équipée d'un nombre approprié d'en-25 trées et de sorties Même lorsqu'on utilise deux car- tes entrée/sortie, dans le cas de machines d'oxycoupa- ge équipées de nombreux ensembles complémentaires (fonctions complémentaires), souvent le nombre des en- trées/sorties n'est pas suffisant si bien qu'il faut des solutions particulières La préparation des si- gnaux parallèles par des relais demande une place ap- propriée dans l'armoire de commande et d'un cas à l'autre il faut des câblages différents Les câbles et les liaisons de câbles sont des moyens coûteux et du fait de l'action du plasma, ces moyens sont souvent fragilisés De plus, les coûts de montage augmentent d'une manière plus que proportionnelle car pour une exploitation maximale des commandes il faut des adap- tations individuelles et des essais coûteux. Pour éviter ces inconvénients, il a déjà été proposé de transmettre les signaux comme des données, par des lignes formant un réseau local Dans ce cas, on associe à chaque capteur un microprocesseur décen- tralisé avec un raccordement par bus de champ qui est relié par une ligne de type série en vue de l'échange des données avec la commande de la machine d'oxycoupa- ge (DE 4017888 Cl). La présente invention a pour but de mettre en oeuvre, de manière simple, un ou plusieurs cap- teurs. A cet effet, l'invention concerne une machi- ne d'usinage du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que le microprocesseur est relié à une ligne de me- sure et de commande analogique et la ligne de mesure analogique est reliée à au moins un capteur et la li- gne de commande analogique est reliée à au moins un moteur. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la ligne de mesure analogique est reliée au microprocesseur par un convertisseur analogique/numé- rique et la ligne de commande analogique est reliée par un convertisseur numérique/analogique au micropro- cesseur. La présente invention permet de façon avan- tageuse le raccordement d'un ou plusieurs capteurs, par l'intermédiaire d'un système à bus, sur un moyen de régulation de moteur ainsi qu'un calculateur ou un microprocesseur car le système à bus est de type ana- logique Les capteurs fonctionnent d'une manière quasi simultanée Comme capteur on peut utiliser par exemple des capteurs à conducteurs optiques (DE-3803444 Cl), des capteurs d'arc électrique (US-2 364 645) ou des capteurs de champ reliés aux moyens de régulation du moteur ou au calculateur d'une installation de réglage en hauteur Les différentes fonctions peuvent égale- ment être fixées en appliquant les signaux des cap- teurs à des moteurs analogiques ou des moyens de mesu- res analogiques et en les modifiant et en les adaptant facilement dans le calculateur à l'aide de programmes appropriés. Le calculateur, par exemple un calculateur à bus de champ est conçu pour prédéterminer la valeur de comparaison de hauteur, c'est-à-dire la valeur de con- signe de l'écartement Le convertisseur analogique/nu- mérique ou convertisseur numérique/analogique permet au calculateur de commander directement le moyen de régulation du moteur de réglage en hauteur par l'in- termédiaire du bus du signal analogique du moteur; il peut également lire le signal de capteur appliqué au bus par le moyen de mesure analogique de signal Cela permet de détecter de façon avantageuse des différen- ces de la valeur de mesure pour les états de procédés "flamme allumée" ou "flamme éteinte", et les comparer pour qu'il n'y ait pas de différence de hauteur sui- vant les cas flamme allumée/flamme éteinte En outre, on a l'avantage que cela permet de contrôler l'alluma- ge correct de la flamme. Le dessin montre de manière simplifiée le bus analogique Sur la platine du bus on fixe les car- tes nécessaires au réglage en hauteur La carte du moyen de régulation du moteur porte la référence 10; les cartes de capteur portent les références 11, 11 1, 11.2 et la carte du calculateur de bus de champ porte la référence 12 La carte du réseau n'a pas été repré- sentée dans un but de simplification. Les signaux analogiques du calculateur de bus de champ 12 sont un signal analogique de moteur et un signal analogique de mesure Les différents cap- teurs 11, 11 1, 11 2 commutent leur valeur analogique de régulation par l'intermédiaire d'un commutateur analogique S 4, S 4 1, S 4 2 à la ligne de commande 13 du bus pour les signaux analogiques de moteur destinés au moteur de réglage en hauteur et à la ligne de mesu- re 14 du bus pour les signaux analogiques de mesure. Les capteurs 11, 11 1, 11 2 déterminent les informa- tions des valeurs de consigne par un bus numérique (par exemple le bus de calcul du calculateur de com- mande ainsi que le calculateur de bus de champ 12). Le convertisseur analogique/numérique 15 ou le convertisseur numérique/analogique 16 permet au calculateur de bus de champ 12 de commander directe- ment le moteur de réglage en hauteur par l'intermé- diaire du bus du signal analogique de moteur ou lire, par le bus du signal analogique de mesure, le signal de capteur appliqué au bus. Une opération caractéristique de régulation se déroule comme suit: Au début du travail, le chariot, non repré- senté, avec le chalumeau, occupe sa position de repos haute Le servant de la machine ou la commande numéri- que de la machine d'oxycoupage génère le signal de dé- marrage Le calculateur de bus de champ 12 branche le convertisseur numérique/analogique sur la ligne de commande de bus 13 des signaux analogiques du moteur et fournit un signal approprié pour le mouvement de descente On ferme ainsi le commutateur analogique S 1 En même temps, le commutateur S 3 étant fermé, il commute le convertisseur analogique/numérique 15 sur la ligne de mesure 14 du bus pour les signaux analogi- ques de mesure et observe l'évolution de la tension de régulation du capteur de hauteur 11 Ce capteur a préalablement été également relié par le commutateur analogique S 6 à la ligne 14 pour les signaux analogi- ques Lorsque le chalumeau atteint la hauteur de con- signe au-dessus de la pièce à traiter, le calculateur de bus de champ 12 décèle le passage par zéro sur le convertisseur analogique/numérique 15 et ainsi le fait que la hauteur de consigne soit atteinte A ce moment, il coupe le convertisseur numérique/analogique 16 en ouvrant le commutateur S 1 pour le séparer de la ligne de commande 13 du bus pour le moteur analogique Le calculateur de bus de champ 12 commute, par les commu- tateurs analogiques S 2, S 5 avec un signal de comman- de, le capteur 11 en fermant le commutateur S 4 sur la ligne de bus 13 des signaux de moteur analogique, ce qui permet de réguler la hauteur du chalumeau au- dessus de la pièce, directement avec le capteur 11. L'opération de régulation décrite ci-dessus a été faite à l'aide du capteur 11 Le montage permet, pour le réglage en hauteur du chalumeau, d'utiliser de manière simple plusieurs capteurs de hauteur tels que les capteurs 11, 11 1, 11 2 ainsi que d'autres cap- teurs d'une manière quasi simultanée Chaque fonction peut être fixée en appliquant les signaux de capteur à la ligne de bus 13 des signaux analogiques du moteur ou à la ligne de bus 14 des signaux analogiques de me- sure et elle peut être modifiée et adaptée facilement à des programmes appropriés dans le calculateur de bus de champ 12. L'invention offre également d'autres possi- bilités avantageuses: Lorsqu'on utilise un capteur de champ ou un capteur capacitif, on peut déterminer l'information "flamme allumée/flamme éteinte", après l'allumage en ce qu'à l'allumage, le moteur reçoit un signal zéro et que l'on observe la modification du signal de capteur. Lorsque le signal ne s'est par exemple pas modifié, cela signifie que l'allumage n'a pas réussi et qu'il faut le reprendre. En outre, l'invention permet d'assurer les fonctions d'éducation, c'est-à-dire que l'utilisateur peut, avec une fonction montée de la main/descente de la main, passer à des hauteurs souhaitées et détecter les signaux de régulation appliqués à ce moment au calculateur de bus de champ pour mémoriser ces si- gnaux On peut alors arriver ultérieurement, automati- quement, à de telles hauteurs de référence Par exem- ple jusqu 'à la hauteur A, le déplacement se fait en marche rapide et le reste du parcours jusqu 'à la hau- teur B se fait en déplacement normal et la partie ré- siduelle du parcours se fait en marche lente pour ar- river à la hauteur de détection souhaitée. On peut en outre mesurer la courbe caracté- ristique du capteur et la mémoriser On peut ainsi as- socier une hauteur à une valeur de régulation (en dis- tinguant par exemple suivant que la flamme est allumée ou éteinte) et d'atteindre automatiquement une hauteur de consigne prédéterminée par le calculateur princi- pal Cela permet également de mesurer les ondulations des tôles. R E V E N D I C A T I O N S 1) Machine d'usinage thermique, notamment machine d'oxycoupage ou de soudage, comportant des en- sembles complémentaires tels que des moyens de réglage en hauteur du chalumeau, un ensemble de rotation du chalumeau, un moyen de régulation de débit de gaz, des moteurs ou moyens analogues qui sont reliés par des lignes, un processeur étant associé à ces ensembles, machine caractérisée en ce que: le microprocesseur ( 12) est relié à une ligne de mesu- re et de commande analogique ( 13, 14) et la ligne de mesure analogique ( 14) est reliée à au moins un cap- teur ( 11, 11 1, 11 2) et la ligne de commande analogi- que ( 13) est reliée à au moins un moteur ( 10). 2 ) Machine d'usinage thermique selon la re- vendication 1, caractérisée en ce que la ligne de me- sure analogique ( 14) est reliée au microprocesseur ( 12) par un convertisseur analogique/numérique ( 15) et la ligne de commande analogique ( 13) est reliée par un convertisseur numérique/analogique ( 16) au micropro- cesseur ( 12).