Brevet FR2807683A3 — publié le 20011019

FR 2807683 A3 20011019 FR 0105273 A 20010412 PROCEDE POUR LA COUPE AU LASER ET/OU AU PLASMA D'UNE BANDE, EN PARTICULIER DE METAL EN BOBINES, ET LIGNE DE COUPE CONTINUE CORRESPONDANTE. La présente invention a pour objet un procédé pour la coupe au laser d'une bande, en particulier métallique en bobines, et ligne correspondante de coupe continue. L'invention trouve une application particulière, mais non exclusive, dans le domaine de la mécanique des métaux. On connaît des lignes de coupe de tôle au laser ou au plasma, la tôle étant disposée au préalable sous forme de feuille ou déroulée en bande continue. Ces installations sont largement utilisées dans l'industrie pour la production d'un grand nombre de pièces ou éléments de petites ou de grandes dimensions, qui requièrent une haute précision. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Les installations connues comportent, dans une unité de coupe, une tête de focalisation du type fixe ou mobile, laquelle, maintenue à une courte distance de la tôle, avec un système de centrage précis (autofocus), émet un rayon laser perpendiculaire de façon à couper au moins l'épaisseur, pour ensuite obtenir la coupe du matériau lui- même. Dans la zone immédiatement sous-jacente à la tête de focalisation, ces appareils doivent être associés à des outillages appropriés spécifiques. D'un côté, ceux-ci ont notamment une conformation particulière de surface, favorisant le support de la tôle, alors que d'un autre côté ils facilitent l'évacuation des fumées toxiques et des particules liquéfiées. Un exemple typique peut être caractérisé par le fait qu'il comprend un plan de coupe suffisamment étendu, au moins en ce qui concerne les dimensions maximales de la tôle à fabriquer, constitué par une structure en grille ou en peigne. Selon une caractéristique dudit plan de coupe, du côté du support de la tôle, sont prévus une multitude de corps saillants de façon coplanaire, arrondis au sommet au moyen de clous. Lesdits clous permettent de soutenir la tôle à une certaine distance de la structure en grille pour favoriser l'exécution du procédé de coupe. L'objectif de la grille est également de cribler la récupération des copeaux produits lors de la fabrication, lesquels, en traversant cette grille, sont ensuite recueillis dans une trémie sous-jacente. Ce dernier outillage coopère constamment avec le plan de coupe supérieur, et il est prévu des moyens mécaniques pour l'évacuation des résidus de fabrication ainsi que des électro-pompes appropriées pour l'aspiration des particules liquéfiées et des fumées toxiques générées par la tête de coupe chaque fois qu'elle est utilisée, cette tête de coupe pouvant être d'un type quelconque. La tête de focalisation de l'unité de coupe est actuellement disponible selon deux types de réalisation. Une première réalisation prévoit que la tête de focalisation est essentiellement statique. Dans ce cas, au-dessous de cette tête on déplace une feuille de tôle supportée sur son périmètre par des articulations appropriées, qui la serrent le long du bord au moyen de crochets. Une unité logique convenablement programmée assure une communication entre les articulations et la tête de focalisation, de façon à obtenir un mouvement coordonné par les articulations ainsi déplacées, faisant fluctuer la feuille de tôle dans un sens ou dans un autre. La seconde réalisation comprend une tête de focalisation essentiellement dynamique. Dans ce cas, la feuille ou bande de métal circule dans la zone sous- jacente, et cette feuille, poussée par des moyens de translation appropriés, avance pas à pas. En particulier, en considérant le fait que l'unité ou groupe de coupe est mobile le long de deux axes (x, y), on comprend comment la tôle, lors du déroulement de sa translation longitudinale, est parfois arrêtée en un point déterminé pour permettre la réalisation de la coupe de l'objet selon le profil préalablement configuré. Une fois la coupe complétée, la tôle doit à nouveau avancer, pour aboutir au produit fini et à des déchets de fabrication, ensuite récupérés par l'outillage sous-jacent d'évacuation. Egalement dans ce cas, est prévue une unité logique destinée à permettre la communication entre les mouvements préalablement établis réalisés par l'unité ou groupe de coupe et le système d'avancement de la bande ou de la feuille. Ce dernier n'est activé qu' en cas d'accord de la part de l'unité logique, laquelle détecte l'achèvement de la phase de coupe de chaque objet. INCONVENIENTS Dans les solutions connues exposées ci-dessus, plusieurs inconvénients peuvent apparaître. En premier lieu, on relève qu'une fois l'objet coupé, bien que retenu par l'effet d'une union microscopique dans les deux réalisations décrites, par suite des tensions imposées par le plan sous-jacent sur lequel repose le produit demi- fini, et en particulier les clous saillants, tout produit fini peut tomber dans la zone sous- jacente. La fréquente répétition de cette situation conduit donc à une accumulation ou même à la perte des produits finis. Il en résulte que les outillages situés au- dessous du plan de travail reçoivent et évacuent les copeaux de fabrication, en interférant également avec le fonctionnement des équipements pour l'aspiration des fumées toxiques. La situation ainsi créée entraîne divers problèmes en ce qui concerne les phases de récupération et d'aspiration, avec une réduction substantielle de l'efficacité du fonctionnement de l'installation et une importante contrainte d'entretien. En outre, du point de vue technique, la réalisation des dits outillages exige des systèmes relativement complexes, et qui rendent donc l'installation globale particulièrement onéreuse. De plus, celle-ci présente un encombrement appréciable. En effet, le plan de coupe doit être convenablement proportionné par rapport aux dimensions des feuilles ou de la bande à fabriquer, donc avoir une surface de travail suffisamment ample au moins pour contenir chaque feuille. En ce qui concerne la fabrication de la bande, lesdits équipements, outre la largeur maximale de la bande doivent avoir une longueur de plan maximale qui doit être proportionnelle à la fabrication longitudinale. Par conséquent, pour les fabrications o il est nécessaire de couper des objets de grandes dimensions, cette zone doit être convenablement disposée, ce qui nécessite évidemment des espaces appropriés pour disposer convenablement l'installation. Il résulte également des outillages existants que la fabrication en sens longitudinal de la bande est limitée par les dimensions de l'appareillage. Par conséquent, dans les installations connues il n'est pas possible de couper des pièces ou des éléments de longueur indéfinie, ou équivalente à la longueur globale de la bande en bobine. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients susmentionnés. RESUME DE L'INVENTION Ce but et d'autres sont atteints grâce à la présente invention selon les caractéristiques mentionnées aux revendications annexées, en résolvant les problèmes exposés avec un procédé pour la coupe au laser ou au plasma d'une bande, en particulier métallique en bobines, sur une ligne de coupe continue. Dans le procédé visé par l'invention, il est prévu en amont de la ligne de coupe le déroulement d'une bande de métal en bobine supportée par une dérouleuse appropriée; la bande est tout d'abord redressée pour ensuite être mise en marche avec des moyens de déplacement en aval vers un plan de soutien correspondant localement au déplacement d'une tête de focalisation supérieure formant partie d'une unité ou groupe de coupe au laser ou au plasma. Suivant le procédé conforme à l'invention, ladite tête de focalisation, pendant l'exécution de la phase de coupe, est mobile exclusivement sur l'axe transversal par rapport au sens longitudinal d'avancement continu de la bande. Cette bande est déplacée ultérieurement vers le bas dans un plan d'évacuation sur lequel restent temporairement coplanaires, soit les copeaux de la fabrication, soit les pièces ou éléments finis, pour être successivement séparés. AVANTAGES Le procédé selon l'invention présente divers avantages. Un premier avantage consiste dans la possibilité de couper des pièces ou des éléments de longueur indéfinie et même égale à la longueur totale de la bande, ce qui n'est pas réalisable avec les installations antérieures connues. Dans la mesure o sont évités tous les équipements et systèmes complexes normalement disposés jusqu'à présent sous le plan de coupe, un second avantage réside dans la réduction de l'ensemble à une zone transversale définie et utilisée de préférence seulement pour l'aspiration des particules liquéfiées et des fumées toxiques, cette zone transversale coïncidant avec l'axe de mouvement de la tête de focalisation. En éliminant de dessous de la tête de focalisation tout outillage pour la récupération mécanique des déchets de fabrication, on évite que ceux-ci exigent le contraignant entretien et provoquent un danger lors de la fabrication, par la chute des pièces finies, surtout s'il s'agit de pièces de petites dimensions, ce qui élimine tout risque de les perdre. Un autre avantage résulte de la réduction des dimensions et des consommations de l'installation, avec une souplesse élevée. L'installation permet donc de produire des lots très petits et d'obtenir une productivité élevée, à l'aide de tous les paramètres de coupe préalablement établis. En outre on obtient une optimisation du chemin de coupe, une bonne modularité de la puissance, et surtout grâce au matériel de la ligne de coupe, toute perte de temps due à un changement de fabrication est supprimée, cette opération pouvant être réalisée sur une durée extrêmement brève. Un autre but consiste à réaliser un appareillage fiable, d'un coût de revient et de fonctionnement modéré, permettant de réduire au minimum chaque intervention d'entretien. L'invention a également pour objet une ligne de coupe pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Conformément à l'invention, la ligne de coupe comprend, en amont et en aval, au moins quatre stations respectives: - au moins une dérouleuse qui déroule la bande de tôle de bobines - au moins une station de redressement, - au moins une station qui assure un déplacement, si nésessaire micrométrique, de la bande de tôle selon un axe d'avancement longitudinal, - et une unité ou groupe de coupe composé au moins d'un banc avec un plan d'avancement et une tête de focalisation supérieure mobile le long d'un axe transversal, par rapport à un axe d'avancement longitudinal de la bande. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La Figure 1 est une vue en élévation longitudinale d'une ligne conforme à l'invention du type de coupe continue au laser ou au plasma, à partir d'une bande de métal préalablement enroulée en bobine. La Figure 2. est une vue en plan d'une portion de la bande de métal soumise à une coupe dans une station comprenant une tête de focalisation mobile sur un axe transversal par rapport à l'axe longitudinal d'avancement de la bande. La Figure 3 est une vue latérale de détail du dispositif de récupération de particules liquéfiées et d'aspiration des gaz de combustion, dans la direction transversale à la ligne d'avancement de la bande, et en coïncidence avec la tête de focalisation supérieure. DESCRIPTION D'UN EXEMPLE DE REALISATION Dans la réalisation représentée, une ligne continue (A) pour la coupe au laser du métal, est constituée, en amont et en aval, essentiellement de quatre stations. Une première station comprend en amont une dérouleuse (1) qui déroule la bande de la tôle (2) des bobines (21). La dérouleuse (1) déroule de manière contrôlée une tôle (2) afin que celle-ci soit soumise dans une station suivante (3) à une phase de redressement de ladite tôle (2) ainsi déroulée, à travers son passage par une série de bobines redresseuses (31), placées en série l'une à côté de l'autre. Entre la station de redressement (3) et le complexe de l'unité ou groupe de coupe, placé plus loin en aval, il est prévu une station (4) qui permet, si nécessaire, un déplacement micrométrique de la bande de tôle (2) selon l'axe d'avancement longitudinal (x). La station (4) est composée d' un couple de cylindres (41) tournants et opposés, entre lesquels peut circuler la bande de tôle (2), pour ensuite être ultérieurement mise en marche en aval. Les deux cylindres tournants (41) sont conduits à tourner dans un sens ou dans l'autre pour que la bande de tôle (2) puisse être poussée vers la station suivante en aval ou en amont. Ce déplacement, répété à haute fréquence, peut être réalisé à vitesse variable en agissant sur la vitesse de rotation des cylindres (41), et est commandé par la communication de cette même station (4) avec le complexe de l'unité de coupe (5, 6), laquelle à son tour est coordonnée dans ses déplacements et son fonctionnement par une unité logique appropriée, précédemment réglée par l'opérateur. En vue de permettre un mouvement continu en va et vient, sans provoquer à chaque fois un développement relatif de la tôle (2) de la dérouleuse (2 l), entre la station de déplacement (4) et la station de redressement (3), il est prévu un " poumon de respiration " (p). Dans la pratique, sur cette zone particulière (p), la tôle (2) est libérée pour fléchir de manière plus ou moins accentuée vers le bas pour atteindre lors de la fabrication, exécutée en aval, un état fluctuant, détendu, mais dans les limites élastiques du matériau. La bande de tôle (2) ainsi déplacée par la station (4), subit un déplacement similaire en correspondance avec l'unité ou groupe de coupe (5, 6), composé d'un un banc (5) avec un plan d'avancement (51) et d'une tête de focalisation supérieure (6). Selon une caractéristique du banc (5), celui-ci comprend transversalement, par rapport à l'axe (x) l'avancement longitudinal de la bande (2), et en correspondance avec le plan d'avancement (51), une structure à chambre de blocage (7). Ladite chambre (7), au moins le long du côté supérieur, est pourvue d'une ouverture longitudinale (71), par laquelle lors de son déplacement le long de l'axe (y), un rayon laser (61) émis par la tête de focalisation supérieure (6) circule et se disperse. Dans cette réalisation, on prévoit que ladite chambre (7) est reliée à des moyens appropriés d'aspiration des particules liquéfiées et des fumées toxiques, avec récupération possible de la chaleur. Enfin, pendant l'exécution de la coupe de la tôle (2), la tête de focalisation (6) est déplacée seulement le long de l'axe transversal (y) par rapport à l'axe longitudinal (x) d'avancement de la bande de tôle (2), et coopère en synchronisme avec les moyens de déplacement (41) de la station amont (4). Une fois terminée la coupe des produits (f), ceux-ci sont dirigés vers l'aval de façon coplanaire aux copeaux de fabrication, pour être successivement séparés mécaniquement sans aucune dispersion. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la coupe au laser d'une bande, en particulier de métal en bobines sur une ligne de coupe continue, dans lequel en amont de la ligne de coupe est disposée une bande de métal (2) en bobine (21) supportée par une dérouleuse appropriée (1), ladite bande (2) étant tout d'abord redressée (3, 31) pour ensuite, avec des moyens de déplacement (4, 41) être mise en marche vers l'aval vers une station ou unité de coupe (5, 6), qui comprend un plan de soutien (5) sur lequel avance la bande (2) unie localement par le déplacement d'une tête de focalisation supérieure (6) de l'unité de coupe laser ou au plasma; caractérisé par le fait que pendant l'exécution de la phase de coupe des pièces ou éléments (f) de la bande (2), ladite tête de focalisation (6) est mobile exclusivement sur un axe transversal (y) par rapport à un axe longitudinal (x) d'avancement continu de ladite bande (2). 2. Procédé pour la coupe au laser de bande selon la revendication 1., caractérisé par le fait que le déplacement de la bande (2) immédiatement en amont de l'unité ou station de coupe (5, 6) est obtenu par une station (4) comprenant au moins un couple de cylindres tournants (41), qui peuvent tourner dans un sens ou dans l'autre pour que la bande de tôle (2) puisse être poussée vers la station aval suivante ou vers 1' amont selon l'axe longitudinal (x). 3. Procédé pour la coupe au laser ou au plasma de bande, selon les revendications 1. et 2., caractérisé par le fait que le mouvement de la bande (2) selon l'axe longitudinal (x), est répété à haute fréquence et réalisable à une vitesse variable en agissant sur la vitesse de rotation des cylindres (41) , et en ce que ledit procédé est commandé par la communication de ladite station (4) avec le groupe de coupe (5, 6), lequel à son tour est coordonné dans ses déplacements et dans son fonctionnement par une unité logique appropriée, précédemment réglée par l'opérateur. 4. Procédé pour la coupe au laser ou au plasma d'une bande, selon les revendications précédentes, caractérisé par le fait que pendant l'exécution de la coupe de la tôle (2), la tête de focalisation (6) est déplacée seulement le long de 9) l'axe (y) transversal par rapport à l'axe longitudinal (x) d'avancement de la bande de tôle (2), et coopère en synchronisme avec les moyens de déplacement (41) de la station amont (4). 5. Procédé pour la coupe au laser ou au plasma de bande, selon les revendications s précédentes, caractérisé par le fait qu'une fois terminée la coupe des produits (f) en aval de la station de coupe (5, 6), ceux-ci sont dirigés en aval de façon coplanaire aux copeaux de fabrication, pour être successivement séparés. 6. Ligne continue pour la coupe de bande, destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait qu'elle comprend, en o amont et en aval au moins quatre stations respectives: - au moins une dérouleuse (1) apte à dérouler la bande de tôle (2) en bobines (21) - au moins une station de redressement (3) - au moins une station (4) qui peut assurer un déplacement, si nécessaire micrométrique de la bande de tôle (2), selon un axe d'avancement longitudinal (x) - et une unité de coupe (5, 6) composée au moins d'un banc (5) avec un plan d'avancement (51) et une tête de focalisation supérieure (6) mobile le long d'un axe transversal (y) par rapport à un axe (x) d'avancement longitudinal de la bande (2). 7. Ligne continue pour la coupe de bande selon la revendication 6, caractérisée par le fait que le banc (5) comporte, transversalement, par rapport à l'axe (x) d'avancement longitudinal de la bande (2) et en correspondance avec le plan d'avancement (51), une structure à chambre de blocage (7), laquelle, au moins le long du côté supérieur, présente une ouverture longitudinale (71), par laquelle, dans son déplacement le long de l'axe (y), le rayon laser (61) émis par la tête de focalisation supérieure (6) circule et se disperse. 8. Ligne continue pour la coupe de bande selon les revendications 6 et 7, caractérisée par le fait que ladite chambre (7) est reliée à des moyens d'aspiration des particules liquéfiées et des fumées toxiques, et de récupération possible de la chaleur. 9. Ligne continue pour la coupe de bande selon les revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'entre la station de déplacement (4) et la station de redressement (3) il est prévu un " poumon de respiration ", réservant un espace (p), o la tôle (2) est laissée libre pour fléchir de manière plus ou moins accentuée vers le bas, de façon à atteindre, pendant la fabrication exécutée en aval, un état fluctuant détendu, restant dans les limites d'élasticité du matériau luimême. Il