Brevet FR2842452A1 — publié le 20040123

"Dispositif pour la découpe de tubes et procédé de commande associé" L'invention concerne un dispositif pour la découpe de tubes et un procédé de commande associé. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif pour la découpe de tubes, du type qui comporte un convoyeur axial destiné à amener un tube vers une unité de coupe qui comporte au moins un outil de coupe dont au moins une lame est destinée à couper le tube selon une direction sensiblement io radiale. On connaît de nombreux dispositifs de découpe de tubes de ce type. Selon une première conception connue, le convoyeur amène un tube en continu vers une unité de coupe fixe qui comporte une lame, articulée autour d'un axe sensiblement parallèle à la direction axiale du tube, qui cisaille le tube à intervalles réguliers. Cette conception, économique de mise oeuvre, présente toutefois l'inconvénient, du fait de l'avancée continue du tube, de provoquer une coupe irrégulière du tube. En effet, la trace de la coupe est agencée sensiblement en biais entre deux plans radiaux correspondant respectivement aux positions du tube en début de coupe et en fin de coupe. Selon une seconde conception connue, le convoyeur amène un tube en continu vers une unité de coupe mobile qui accompagne le déplacement du tube pendant la coupe. En particulier, l'unité de coupe mobile comporte une scie circulaire qui est montée à rotation autour d'un axe parallèle à la direction axiale du tube. Lorsqu'elle est mise en rotation, la scie circulaire entraîne le tube et le découpe suivant toute sa périphérie. Cette conception, si elle permet une coupe précise du tube, est toutefois onéreuse, car elle nécessite l'utilisation d'automatismes complexes pour assurer le pilotage du déplacement de l'unité de coupe. L'invention remédie à ces inconvénients en proposant un dispositif pour la découpe de tubes comportant une unité de coupe fixe permettant de réaliser une coupe rapide et précise. Dans ce but, l'invention propose un dispositif pour la découpe de tubes du type décrit précédemment, caractérisé en ce que l'unité de coupe comporte au moins une première couronne rotative de support qui entoure axialement le tube et sur laquelle sont fixés une pluralité d'outils de coupe radiaux répartis angulairement de manière régulière et associés à des moyens de 1o déplacement radial qui sont susceptibles, lors d'une opération de coupe du tube, de déplacer les lames sensiblement radialement de l'extérieur vers l'intérieur de la première couronne rotative de support pour couper progressivement le tube. Selon d'autres caractéristiques du dispositif - chaque outil de coupe est conformé sous la forme d'un couteau comportant, sensiblement radialement de l'extérieur vers l'intérieur de la première couronne rotative de support, un corps et la lame dont au moins une arête tranchante est destinée à attaquer tangentiellement le tube, - les moyens de déplacement radial comportent, pour chaque outil de coupe: * un axe d'orientation parallèle à la direction axiale, par l'intermédiaire duquel le corps de chaque outil de coupe est monté à rotation sensiblement en son milieu sur la première couronne rotative de support, ò une lumière, qui traverse le corps de l'outil, qui est orientée suivant la direction générale de l'outil, et qui est agencée par rapport à l'axe à l'opposé de la lame, a un pion, d'orientation parallèle à la direction axiale, qui est porté par un élément qui est monté mobile sensiblement tangentiellement par rapport à la première couronne rotative de support et qui est reçu dans la lumière pour provoquer le pivotement de l'outil et de la lame entre deux positions angulaires extrêmes de manière à faire varier radialement la profondeur de coupe, - l'élément mobile est constitué d'une deuxième couronne rotative d'actionnement, coaxiale à la première couronne rotative de support, qui est susceptible d'être entraînée en rotation à la même vitesse que la première couronne rotative de support pour que l'outil coupe le tube selon une profondeur de coupe déterminée, et qui est susceptible d'être sélectivement mue par 1o rapport à la première couronne rotative de support entre deux positions angulaires extrêmes, pour faire varier la profondeur de coupe de l'outil autour de l'axe, - chaque première/deuxième couronne est montée à rotation dans un boîtier de l'unité de coupe et elle est solidaire en rotation d'une première/seconde poulie menée associée qui est entraînée par une première/seconde courroie elle-même entraînée par une première/seconde poulie menante mue par un premier/second moteur électrique associé. - le dispositif comporte: * une troisième couronne de renfort, qui est d'un diamètre sensiblement égal à celui de la première couronne rotative de support à laquelle elle est fixée par l'intermédiaire d'entretoises d'épaisseur correspondant à celle du corps de chaque outil et qui est traversée par les axes de pivotement des outils, pour que les outils soient emprisonnés entre la première couronne de support et la troisième couronne de renfort, une quatrième couronne de renfort, qui est d'un diamètre sensiblement égal à celui de la deuxième couronne rotative d'actionnement à laquelle elle est fixée par l'intermédiaire d'entretoises d'épaisseur correspondant à celle du corps de chaque outil et qui est traversée par les pions d'actionnement des outils, pour que les outils soient emprisonnés entre la deuxième couronne d'actionnement et la quatrième couronne de renfort, de manière à limiter la flexion des axes et pions des outils. - le bâti est constitué d'un premier demi-bâti et d'un second demi-bâti réunis par des faces d'appui en regard qui sont agencées dans un plan transversal des couronnes et en ce que la première couronne de support et la deuxième couronne io d'actionnement sont montées sur les première et seconde poulies associées par l'intermédiaire de moyens d'accouplement rapide, pour que les couronnes forment une cassette démontable rapidement, - les moyens d'accouplement rapide comportent des extrémités des axes de pivotement et des pions d'actionnement des outils qui sont reçus dans des perçages associés des première et seconde poulies, - le dispositif comporte une unité centrale de pilotage du convoyeur et des premier et second moteurs électriques, - chaque outil de coupe comporte une arête tranchante unique agencée d'un côté de sa lame et la deuxième couronne rotative d'actionnement est mobile par rapport à la première couronne rotative de support entre une première position angulaire extrême associée à une profondeur de coupe minimale et une seconde position angulaire extrême associée à une profondeur de coupe maximale. - chaque outil de coupe comporte deux arêtes tranchantes opposées des deux côtés de sa lame, et la deuxième couronne rotative d'actionnement est mobile par rapport à la première couronne rotative de support entre une première et une seconde positions angulaires extrêmes associées toutes deux à une profondeur de coupe minimale en passant par une position angulaire intermédiaire associée à une profondeur de coupe maximale. L'invention concerne aussi un procédé de commande d'une unité centrale de commande d'un dispositif pour la découpe de tubes du type décrit précédemment et comportant une lame à une arête de coupe, caractérisé en ce qu'il comporte au moins, au cours d'une opération de coupe d'un tube: ò une première étape au cours de laquelle l'unité centrale commande que le convoyeur amène le tube en continu et que le premier moteur et le second moteur soient mis en route à une vitesse io déterminée commune, la deuxième couronne rotative d'actionnement occupant sa première position extrême associée à la profondeur de coupe minimale, * une deuxième étape au cours de laquelle l'unité centrale commande que le second moteur fonctionne à une vitesse supérieure à la vitesse déterminée du premier moteur, pour amener la deuxième couronne rotative d'actionnement dans une position associée à la profondeur de coupe correspondant au tube à couper, pour commencer la coupe, * une troisième étape au cours de laquelle l'unité centrale commande que le premier et le second moteurs fonctionnent à la vitesse déterminée, pour terminer la coupe, * une quatrième étape au cours de laquelle l'unité centrale commande que le second moteur fonctionne à une vitesse inférieure à la vitesse déterminée du premier moteur, pour ramener la deuxième couronne rotative d'actionnement dans sa première position extrême associée à la profondeur de coupe minimale, L'invention concerne encore un procédé de commande d'une unité centrale de commande d'un dispositif pour la découpe de tubes du type décrit précédemment et comportant une lame à deux arêtes de coupe, caractérisé en ce qu'il comporte au moins, au cours d'une opération de coupe d'un tube: * une première étape au cours de laquelle l'unité centrale commande que le convoyeur amène le tube en continu et que le premier moteur et le second moteur soient mis en route à une vitesse déterminée commune, la deuxième couronne rotative d'actionnement occupant sa première position extrême associée à la profondeur de coupe minimale, * une deuxième étape au cours de laquelle l'unité centrale commande que le second moteur fonctionne à une vitesse supérieure à la vitesse déterminée du premier moteur, pour amener la deuxième couronne rotative d'actionnement dans sa seconde position extrême opposée associée à la profondeur de coupe minimale, et effectuer une première coupe, * une troisième étape au cours de laquelle l'unité centrale commande que le premier et le second moteurs fonctionnent à la vitesse déterminée, * une quatrième étape au cours de laquelle l'unité centrale commande que le second moteur fonctionne à une vitesse inférieure à la vitesse déterminée du premier moteur, pour ramener la deuxième couronne rotative d'actionnement dans sa première position extrême associée à la profondeur de coupe minimale, et effectuer une seconde coupe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble du dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe par la ligne 2-2 de la figure 4 l'unité de coupe du dispositif de la figure 1; - la figure 3 est une vue de détail de la figure 2 - la figure 4 est une vue en coupe transversale par la ligne 4-4 des figures 2 et 3 de l'unité de coupe; - la figure 5 est un diagramme représentatif des positions relatives des première et deuxième couronnes rotatives de io support/d'actionnement en fonction du temps au cours du déroulement d'un premier procédé de commande du dispositif selon l'invention, - la figure 6 est un diagramme représentatif des vitesses des premier et second moteurs électriques en fonction du temps au cours du déroulement d'un premier procédé de commande du dispositif selon l'invention, - la figure 7 est un diagramme représentatif des positions relatives des première et deuxième couronnes rotatives de support/d'actionnement en fonction du temps au cours du déroulement d'un second procédé de commande du dispositif selon l'invention, - la figure 8 est un diagramme représentatif des vitesses des premier et second moteurs électriques en fonction du temps au cours du déroulement d'un second procédé de commande du dispositif selon l'invention. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. Par convention, les termes "avant", "arrière", supérieur", "inférieur" désignent respectivement des éléments ou des positions orientés respectivement vers la gauche, la droite, le haut, ou le bas des figures. On a représenté à la figure 1 l'ensemble d'un dispositif 10 pour la découpe de tubes 14 réalisé conformément à l'invention. Le dispositif 10 est, de préférence et de manière non limitative de l'invention, destiné à permettre la découpe de tubes 14 en matériau plastique. De manière connue, le dispositif 10 comporte un convoyeur 12 axial qui est destiné à amener un tube 14 vers une unité 16 de coupe. L'unité 16 de coupe comporte au moins un outil de coupe dont au moins une lame est destinée à couper le tube 14 selon une direction sensiblement radiale. De manière connue, le convoyeur 12 axial est par exemple constitué de deux tapis roulants 18 et 20, tendus entre des rouleaux 22, 24 associés qui sont ms en rotation en sens inverse et à la même vitesse pour assurer l'avancement du tube 14. Comme on le verra ultérieurement, l'avancée des tapis 18, 20 peut être contrôlée. Conformément à l'invention, comme l'illustrent les figures 2 à 4, l'unité 16 de coupe comporte au moins une première couronne 26 rotative de support qui entoure axialement le tube 14 et sur laquelle sont fixés une pluralité d'outils 28 de coupe radiaux munis de lames 30 répartis angulairement de manière régulière et associés à des moyens 32 de déplacement radial qui sont susceptibles, lors d'une opération de coupe du tube 14, de déplacer les lames 30 sensiblement radialement de l'extérieur vers l'intérieur de la première couronne 26 rotative de support pour couper progressivement le tube 14. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, chaque outil 28 de coupe est conformé sous la forme d'un couteau comportant, sensiblement radialement de l'extérieur vers l'intérieur de la première couronne rotative de support 26, un corps 34 et la lame 30 dont au moins une arête 36 tranchante est destinée à attaquer tangentiellement le tube 14. Les moyens 32 de déplacement radial agissent notamment sur le corps 34 de chaque outil 28 de coupe. Tout moyen de type connu peut être utilisé pour réaliser les moyens 32 de déplacement radial, comme par exemple des * vérins radiaux électriques fixés sur la première couronne rotative de support 26 et solidaires chacun du corps 34 d'un couteau. Toutefois, dans le monde de réalisation préféré de l'invention, les moyens 32 de déplacement radial comportent, pour chaque outil 28 de coupe: - un axe 38 d'orientation parallèle à la direction axiale, par l'intermédiaire duquel le corps 34 de chaque outil 28 de coupe est monté à rotation sensiblement en son milieu sur la première couronne rotative de support 26, - une lumière 40, qui traverse le corps 34 de chaque outil 28, qui est orientée suivant la direction "D" générale de l'outil 28, et qui est agencée par rapport à l'axe 38 à l'opposé de la lame , - un pion 42, d'orientation parallèle à la direction axiale, qui est porté par un élément 44 qui est monté mobile sensiblement tangentiellement par rapport à la première couronne rotative de support 26 et qui est reçu dans la lumière 40 pour provoquer le pivotement de l'outil 28 et de la lame 30 entre deux positions angulaires extrêmes de manière à faire varier radialement la profondeur de coupe. Comme l'illustrent les figures 1 à 3, l'élément 44 mobile est constitué d'une deuxième couronne 44 rotative d'actionnement, coaxiale à la première couronne rotative de support 26, qui est susceptible d'être entraînée en rotation à la même vitesse que la première couronne rotative de support 26 pour que l'outil 28 coupe le tube selon une profondeur de coupe déterminée associée à l'inclinaison angulaire de l'outil 28, et qui est susceptible d'être sélectivement mue par rapport à la première couronne rotative de support entre deux positions angulaires extrêmes, pour faire varier la profondeur de coupe de l'outil 28 en faisant varier son inclinaison angulaire autour de l'axe 38. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, chaque première/deuxième couronne 26, 44 est montée à rotation, par l'intermédiaire d'un roulement associé 46, 48 sur un moyeu associé 50, 52 qui est solidaire d'un boîtier 55 de l'unité 16 de coupe. Chaque moyeu 50, 52 est tubulaire pour permettre le passage d'un tube 14 et est monté dans l'alignement d'une ouverture correspondante 54, 56 du boîtier 55. Le boîtier 55 est réalisé par exemple en construction mécano-soudée. Un espace est ménagé entre les extrémités libres des deux moyeux 50, 52 pour permettre le passage des lames 30 des outils 28. Avantageusement, les lames 30 sont guidées entre des éléments annulaires 58, 60 qui sont fixés aux extrémités axiales io des moyeux 50, 52 et réalisés en un matériau antifriction. Chaque couronne 26, 44 est solidaire en rotation d'une première/seconde poulie 62, 64 menée associée, qui est entraînée par une première/seconde courroie 66, 68 elle-même entraînée par une première/seconde poulie 70, 72 menante qui 1 5est mue en rotation par un premier/second moteur 74, 76 électrique associé. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, les première et seconde poulies 70, 72 menantes sont intérieures au boîtier 55 qui reçoit les moteurs 74, 76. Par ailleurs, dans ce mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif 10 comporte, en plus de la première couronne 26 de support, une troisième couronne 27 de renfort, qui est d'un diamètre sensiblement égal à celui de la première couronne 26 rotative de support, à laquelle elle est fixée par l'intermédiaire d'entretoises 33 d'épaisseur correspondant à celle du corps (34) de chaque outil 28. Cette troisième couronne 27 de renfort est traversée par les axes 38 de pivotement des outils 28, et est agencée par rapport aux outils 28 du côté opposé à la première couronne 26 de support, pour que les outils 28 soient emprisonnés entre la première couronnes de support 26 et la troisième couronne de renfort 27. D'une manière analogue, le dispositif 10 comporte, en plus de la deuxième couronne 44 d'actionnement, une quatrième couronne 45 de renfort, qui est d'un diamètre sensiblement égal à celui de la deuxième couronne 44 rotative d'actionnement à laquelle elle est fixée par l'intermédiaire d'entretoises 35 d'épaisseur correspondant à celle du corps 34 de chaque outil 28. Cette quatrième couronne 45 de renfort est traversée par s les pions 42 d'actionnement des outils 28, pour que les outils 28 soient emprisonnés entre la deuxième couronne d'actionnement 44 et la quatrième couronne de renfort 45. Cette configuration permet avantageusement de limiter la flexion des axes 38 et des pions 42 des outils 28, et donc de 1o garantir une coupe des outils 28 qui soit perpendiculaire par rapport au tube. Cette configuration permet aussi de proposer une conception modulaire de l'ensemble des outils 28. En effet, dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le bâti 55 est constitué d'un premier demi-bâti 53 et d'un second demi-bâti 57 qui sont réunis par des faces d'appui 63, 65 en regard qui sont agencées dans un plan transversal agencé entre ou au ras des couronnes 26, 27, 44, 45. Les demi-bâtis 53, 57 sont par exemple réunis par des vis 59 et boulons 61. La première couronne 26 de support et la deuxième couronne 44 d'actionnement sont par ailleurs montées sur les première et seconde poulies 62, 64 associées par l'intermédiaire de moyens d'accouplement rapide, pour que les couronnes 26, 27, 44, 45 forment une cassette démontable rapidement. Cette conception permet par exemple à un opérateur de remplacer rapidement et efficacement les outils 28 entre deux cycles de coupe. A titre d'exemple, et de manière non limitative de l'invention, les moyens d'accouplement rapide comportent des extrémités des axes 38 de pivotement et des pions 42 d'actionnement des outils 28 qui sont reçus dans des perçages associés 37, 41 des première et seconde poulies 62, 64. Le démontage s'effectue donc par simple coulissement des couronnes 26, et 44. Le dispositif comporte par ailleurs, comme l'illustre la figure 1, une unité centrale 78 qui pilote le convoyeur 12, le premier moteur électrique 74 et le second moteur 76. L'unité centrale 76 peut être contrôlée à partir d'un pupitre de commande 80. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, chaque outil 28 coupe comporte une arête 36 tranchante unique agencée d'un côté de sa lame 30 et la deuxième couronne rotative d'actionnement 44 est mobile par rapport à la première io couronne rotative de support 26 entre une première position angulaire extrême associée à une profondeur de coupe minimale et une seconde position angulaire extrême associée à une profondeur de coupe maximale. La première position angulaire extrême peut par exemple correspondre à une position de l'outil 28 selon laquelle la lame 30 est tangente au tube 14 et la seconde position angulaire extrême correspond à une position de l'outil 28 selon laquelle la lame 30 a au moins traversé entièrement l'épaisseur du tube 14. Dans cette configuration, un opérateur peut déclencher à partie du pupitre 80 un procédé de commande d'une unité centrale 78 de commande tel que précédemment décrite pour réaliser l'opération de coupe d'un tube 14. Comme l'illustrent les figures 5 et 6, ce procédé comporte plusieurs étapes successives au cours d'une opération de coupe d'un tube 14. Au cours d'une première étape "El", l'unité centrale 78 commande que le convoyeur 12 amène le tube 14 en continu, et que le premier moteur 74 et le second moteur 76 soient mis en route à une vitesse déterminée commune, la deuxième couronne rotative d'actionnement 44 occupant sa première position extrême associée à la profondeur de coupe minimale. Au cours de cette étape "El", comme l'illustre la figure 5, les couronnes rotatives de support/d'actionnement 26 et 44 sont synchronisées et occupent une position "Pi" relative constante et, comme l'illustre la figure 6, la vitesse relative des moteurs 74, 76, et donc la vitesse relative des couronnes rotatives de support/d'actionnement 26, 44 est nulle. Puis, au cours d'une deuxième étape "E2", l'unité centrale 78 commande que le second moteur 76 fonctionne à une vitesse "V2" supérieure à la vitesse déterminée du premier moteur 74, pour amener la deuxième couronne rotative d'actionnement 44 dans une position "P2" associée à la profondeur de coupe correspondant au tube 14 à couper, pour commencer la coupe 1o "C". L'établissement de cette vitesse "V2" supérieure à la vitesse déterminée du premier moteur 74 peut se faire progressivement. Au cours d'une troisième étape "E3" l'unité centrale 78 commande que le premier et le second moteurs 74, 76 fonctionnent à la même vitesse déterminée, pour terminer la coupe. La position relative des deux couronnes rotatives de support/d'actionnement 26, 44 demeure stable à la valeur "P2" tandis que la vitesse relative des moteurs 74, 76 et donc des couronnes rotatives de support/d'actionnement 26, 44, redevient nulle. Enfin, au cours d'une quatrième étape 'E4" l'unité centrale 78 commande que le second moteur 76 fonctionne à une vitesse "V4" inférieure à la vitesse déterminée du premier moteur 76, pour ramener la deuxième couronne rotative d'actionnement 44 dans sa première position "Pl" extrême associée à la profondeur de coupe minimale. L'établissement de cette vitesse "V4" inférieure à la vitesse déterminée du premier moteur 74 peut se faire progressivement, et de préférence plus rapidement que la vitesse "V2" n'avait été établie, car cette étape ne consiste finalement qu'en un retour de l'outil dans sa position d'origine, et ne nécessite pas l'établissement progressif de la vitesse "V4". Selon un second mode de réalisation de l'invention chaque outil 28 de coupe comporte deux arêtes 36 tranchantes opposées des deux côtés de sa lame 30, et la deuxième couronne rotative d'actionnement 44 est mobile par rapport à la première couronne