Brevet FR2858948A1 — publié le 20050225

APPAREIL SERVANT A DETECTER LE FONCTIONNEMENT ANORMAL D'UN SYSTEME DE FORGEAGE La présente invention concerne un appareil de détection, et plus particulièrement un appareil permettant de détecter le fonctionnement anormal d'un système de forgeage. Dans un système de forgeage, des matériaux en barres étirées sont coupés en billettes de matériau qui sont ensuite introduites dans une presse à forger pour un forgeage par matriçage. Chaque fois qu'un blocage survient dans le système de forgeage, l'alimentation électrique du système de forgeage doit être coupée pour éviter d'importants dégâts dans le système de forgeage. Dans un appareil classique permettant de détecter le fonctionnement anormal d'un système de forgeage, le courant électrique de fonctionnement fourni au système de forgeage est contrôlé et comparé à une valeur de courant de fonctionnement de référence fixe afin de déterminer si une valeur de seuil a été franchie. Lorsqu'il est détecté que la valeur de seuil a été dépassée, l'alimentation en courant électrique de fonctionnement du système de forgeage est interrompue de façon à arrêter toute autre opération du système de forgeage. Dans la pratique, lorsqu'un système de forgeage est mis sous tension, le courant électrique de fonctionnement présente une période d'instabilité immédiatement après la mise sous tension du système de forgeage suivie d'une période stabilisée. La période d'instabilité dure généralement environ 10 secondes, et implique des valeurs de courant bien plus élevées que SR 23745 TW/GB celle du courant électrique de fonctionnement stable. La période stabilisée comprend une sous-période décroissante et une souspériode stable. La sous-période décroissante indique une réduction progressive de la valeur de courant depuis celle relevée pendant la période d'instabilité jusqu'à celle du courant électrique de fonctionnement stable, par exemple de 70 ampères à 50 ampères. Pendant la sous-période stable, le courant électrique de fonctionnement stable est maintenu avec peu de fluctuations. De manière générale, la durée de la période d'instabilité et de la souspériode décroissante, ainsi que la plage des valeurs de courant électrique de fonctionnement pendant les périodes instable et stabilisée, varient en fonction du type, de la vitesse de production, de la configuration des paramètres, etc, du système de forgeage. Dans certains systèmes de forgeage de petite taille, il est même possible que la sous- période décroissante ne soit pas perceptible. Cependant, puisque la valeur de courant de fonctionnement de référence est fixe dans l'appareil classique susmentionné, la détection d'un fonctionnement anormal du système de forgeage n'est possible que pendant la sous-période stable. En d'autres termes, le contrôle du courant n'est pas exécuté pendant la sous-période décroissante. En outre, pendant la sous-période stable, un ajustement des paramètres d'exploitation, comme par exemple une faible augmentation de la vitesse de production, peut engendrer un accroissement correspondant du courant électrique de fonctionnement qui peut provoquer une interruption inutile du système de forgeage. SR 23745 TW/GB La présente invention a donc pour objet de fournir un appareil permettant de détecter le fonctionnement anormal d'un système de forgeage qui puisse surmonter les inconvénients décrits ci-dessus associés à l'art antérieur. En conséquence, l'appareil de la présente invention est adapté à la détection d'un fonctionnement anormal d'un système de forgeage, et comprend une unité d'alimentation électrique, une unité de commande, et une unité de contrôle du courant. L'unité d'alimentation électrique possède une borne d'entrée à connecter à une source d'énergie, et une borne de sortie à connecter au système de forgeage pour lui fournir un courant électrique de fonctionnement. L'unité de commande est couplée électriquement à l'unité d'alimentation électrique. L'unité de contrôle du courant est couplée électriquement à l'unité de commande et à l'extrémité de sortie de l'unité d'alimentation électrique, surveille la quantité de courant électrique de fonctionnement fournie au système de forgeage, et permet à l'unité de commande d'interrompre l'alimentation en courant électrique de fonctionnement du système de forgeage en cas de détection par l'unité de contrôle de courant d'une anormalité dans le courant électrique de fonctionnement. Dans la pratique, l'unité de contrôle de courant échantillonne le courant électrique de fonctionnement de façon à obtenir une valeur de courant de fonctionnement de référence, compare la quantité surveillée de courant électrique de fonctionnement à la valeur de courant électrique de référence pour déterminer si une valeur de seuil a été dépassée, SR 23745 TW/GB permet à l'unité de commande d'interrompre l'alimentation en courant électrique de fonctionnement du système de forgeage si la valeur de seuil a été franchie, et met à jour périodiquement la valeur de courant de fonctionnement de référence. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation préféré faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est la représentation logique schématique du mode de réalisation préféré d'un appareil servant à détecter le fonctionnement anormal d'un système de forgeage selon la présente invention; la figure 2 est un organigramme permettant d'illustrer le fonctionnement d'une unité de contrôle du courant du mode de réalisation préféré ; la figure 3 est un graphique servant à illustrer la façon dont le courant électrique de fonctionnement est contrôlé dans une implémentation du mode de réalisation préféré ; et la figure 4 est un graphique similaire à celui de la figure 3, illustrant la façon dont le courant électrique de fonctionnement est contrôlé dans une autre implémentation du mode de réalisation préféré. Selon la figure 1, le mode de réalisation préféré d'un appareil 4 selon la présente invention est illustré pour être adapté à une utilisation avec un système de forgeage 3 afin de détecter le fonctionnement anormal de ce dernier. L'appareil 4 comprend une unité d'alimentation électrique 42, une SR 23745 TW/GB unité de commande 44 et une unité de contrôle courant 43. L'unité d'alimentation électrique 42 possède une extrémité d'entrée 421 à connecter à une source d'énergie, et une extrémité de sortie 422 à connecter au système de forgeage 3 pour fournir un courant électrique de fonctionnement à différents mécanismes, tel qu'un mécanisme d'ablocage 31, un mécanisme de façonnage 32, un mécanisme d'éjection 33, etc, du système de forgeage 3. L'unité de commande 44, qui est dans ce mode de réalisation un contrôleur à logique programmable, est couplée électriquement à l'unité d'alimentation électrique 42 et à l'unité de contrôle du courant 43. Lorsque l'unité de commande 44 reçoit un signal de déclenchement provenant de l'unité de contrôle du courant 43, l'unité de commande 44 a la capacité d'arrêter toute autre opération du système de forgeage 3. L'unité de contrôle du courant 43 est couplée électriquement à l'unité de commande 44 et à l'extrémité de sortie 422 de l'unité d'alimentation électrique 42. L'unité de contrôle du courant 43 est implémentée de préférence à l'aide d'un ampèremètre numérique possédant un microprocesseur imbriqué de sorte que l'unité de contrôle du courant 43 puisse être configurée à l'aide d'un logiciel privé pour échantillonner périodiquement le courant électrique de fonctionnement et pour comparer les échantillons de courant avec une valeur de courant de fonctionnement de référence variable selon la présente invention. Grâce aux instructions de programme du logiciel privé, SR 23745 TW/GB l'unité de contrôle du courant 43 surveille la quantité de courant électrique de fonctionnement fournie au système de forgeage 3 et, en cas de détection par l'unité de contrôle du courant 43 d'une anormalité dans le courant électrique de fonctionnement, délivre le signal de déclenchement à l'unité de commande 44, permettant ainsi à cette dernière d'interrompre l'alimentation en courant électrique de fonctionnement du système de forgeage 3. La figure 2 est un organigramme illustrant le fonctionnement de l'unité de contrôle du courant 43. Lors de l'étape 201, l'unité de contrôle du courant 43 est configurée pour échantillonner le courant électrique de fonctionnement à une fréquence d'échantillonnage prédéterminée, par exemple 60 Hz, afin d'obtenir des valeurs détectées. Pendant l'étape 202, l'unité de contrôle du courant 43 obtient une valeur de courant de fonctionnement de référence en calculant une valeur moyenne d'un premier nombre prédéterminé (10 dans ce mode de réalisation) d'échantillons de la quantité surveillée de courant électrique de fonctionnement. Au cours de l'étape 203, l'unité de contrôle du courant 43 continue à échantillonner le courant électrique de fonctionnement à la fréquence d'échantillonnage, et compare la quantité contrôlée de courant électrique de fonctionnement à la valeur de courant de fonctionnement de référence pour déterminer si une valeur de seuil, par exemple un écart de 2 ampères par rapport à la valeur de référence, a été dépassé. En cas de réponse positive, l'opération SR 23745 TW/GB procède à l'étape 204. Dans le cas contraire, l'organigramme passe à l'étape 205. Lors de l'étape 204, l'unité de contrôle du courant 43 délivre le signal de déclenchement à l'unité de commande 44, permettant ainsi à l'unité de commande 44 d'interrompre l'alimentation en courant électrique de fonctionnement du système de forgeage 3 de façon à arrêter toute autre opération du système de forgeage 3. Pendant l'étape 205, l'unité de contrôle du courant 43 détermine si un intervalle de temps prédéterminé, de 5 minutes par exemple, s'est écoulé. En cas de réponse positive, l'organigramme procède à l'étape 206. Dans le cas contraire, l'opération retourne à l'étape 203. Lors de l'étape 206, la valeur de courant de fonctionnement de référence est mise à jour en calculant une valeur moyenne d'un second nombre prédéterminé (10 dans ce mode de réalisation) d'échantillons les plus récents de la quantité contrôlée du courant électrique de fonctionnement. L'organigramme retourne alors à l'étape 203. Les paramètres suivants de l'unité de contrôle du courant 43 peuvent être ajustés selon les conditions et les besoins de l'opération en cours: 1. la fréquence d'échantillonnage: plus la fréquence d'échantillonnage est élevée, plus la sensibilité de l'appareil 4 est grande. 2. le nombre d'échantillons de la quantité contrôlée de courant électrique de fonctionnement pour calculer la valeur de courant de fonctionnement de référence: plus le nombre d'échantillons est important, plus l'appareil 4 est fiable. SR 23745 TW/GB 3. la plage de seuil: plus la plage de seuil est grande, moins l'appareil 4 est sensible. 4. l'intervalle de temps pour la mise à jour de la valeur de courant de fonctionnement de référence: plus l'intervalle de temps d'actualisation est court, plus la précision de l'appareil 4 est importante. La figure 3 est un graphique représentant la façon dont le courant électrique de fonctionnement 5 est contrôlé dans une implémentation du mode de réalisation préféré. Le courant électrique de fonctionnement 5 possède une période d'instabilité 51 suivant immédiatement la mise sous tension du système de forgeage 3, et une période stabilisée suivante 52. La période d'instabilité 51 dure environ 10 secondes, pendant lesquelles le courant électrique de fonctionnement est instable et ne vaut pas la peine d'être détecté. Pendant la période stabilisée 52, l'unité de contrôle du courant 43 échantillonne le courant électrique de fonctionnement à la fréquence d'échantillonnage pour obtenir dix valeurs détectées, comme par exemple 60,5 ampères, 61 ampères, 59 ampères, 60 ampères, etc, à dix moments consécutifs dans le temps t1, t2, t3, t4, ... Une valeur moyenne de 59,5 ampères est ensuite obtenue et sert de valeur de courant de fonctionnement de référence. Puisque la plage de seuil par défaut est de 2 ampères, la plage possible d'un courant électrique de fonctionnement normal est comprise entre 57,5 et 61, 5 ampères. Puis, l'unité de contrôle du courant 43 continue à échantillonner le courant électrique de fonctionnement pour obtenir des valeurs détectées, comme 61 ampères, SR 23745 TW/GB 61,5 ampères, 62,5 ampères, etc, lors de moments successifs dans le temps t11, t12, t13, t14, Puisque la valeur de courant de fonctionnement détectée au moment t14 est égale à 62,5 ampères, ce qui dépasse la plage possible des valeurs de courant électrique de fonctionnement normales, l'unité de commande 44 peut interrompre l'alimentation en courant électrique de fonctionnement provenant de l'unité d'alimentation électrique 42 du système de forgeage 3 de façon à arrêter toute autre opération de ce dernier. En outre, l'unité de contrôle du courant 43 met à jour la valeur de courant de fonctionnement de référence toutes les 5 minutes. Par conséquent, au commencement de la sixième minute, l'unité de contrôle du courant 43 calcule une nouvelle valeur de courant de fonctionnement de référence, par exemple 60 ampères, à partir des dix échantillons les plus récents du courant électrique de fonctionnement, et la plage possible des valeurs de courant électrique de fonctionnement normales passe de 58 à 62 ampères. La plage actualisée comprise entre 58 et 62 ampères est conservée jusqu'à la fin de la dixième minute de sorte que, pendant la période allant de la sixième à la dixième minute, l'unité de commande 44 interrompt l'alimentation en courant électrique de fonctionnement du système de forgeage 3 en cas de détection par l'unité de contrôle du courant 43 d'un courant électrique de fonctionnement détecté inférieur à 58 ampères ou supérieur à 62 ampères. Le blocage de n'importe quel composant du système de forgeage 3 pendant une opération de forgeage engendre une surtension subite dans la consommation de SR 23745 TW/GB courant, qui se reflète par une importante augmentation du courant électrique de fonctionnement à l'extrémité de sortie 422 de l'unité d'alimentation électrique 42. Lorsque le courant électrique dépasse la limite supérieure de la plage possible, l'unité de contrôle du courant 43 permet à l'unité de commande 44 d'interrompre l'alimentation en courant électrique de fonctionnement du système de forgeage 3, empêchant ainsi les éléments de procéder à l'opération de forgeage, ce qui pourrait engendrer d'importants dégâts dans le système de forgeage 3. Au contraire, lorsque la consommation de courant du système de forgeage 3 est réduite brutalement du fait d'une défaillance d'un de ses composants lors de la réalisation d'une tâche spécifique, comme par exemple lorsqu'un élément à forger est mal placé ou lorsque le forgeage par presse ne peut pas être achevé normalement, une diminution importante du courant électrique de fonctionnement à l'extrémité de sortie 422 de l'unité d'alimentation électrique 42 se produit. De la même manière, lorsque le courant électrique de fonctionnement atteint une valeur sous la limite inférieure de la plage possible, l'unité de contrôle du courant 43 permet à l'unité de commande 44 d'interrompre l'alimentation en courant électrique de fonctionnement du système de forgeage 3, arrêtant ainsi l'opération de forgeage pour permettre une inspection. La figure 4 est un graphique illustrant la façon dont le courant électrique de fonctionnement 5 est surveillé dans une autre implémentation du mode de réalisation préféré. Le courant électrique de fonctionnement 5 possède une période d'instabilité 51 SR 23745 TW/GB suivant immédiatement la mise sous tension du système de forgeage 3, et une période stabilisée suivante 52. La période stabilisée 52 comprend une sous-période décroissante 520 et une sous-période stable 521. Lors de la sous-période décroissante 520, l'unité de contrôle du courant 43 peut être configurée de la même manière pour échantillonner le courant électrique de fonctionnement à la fréquence d'échantillonnage, et pour obtenir une valeur de courant de fonctionnement de référence initiale à partir des valeurs échantillonnées du courant électrique de fonctionnement. Par la suite, l'unité de contrôle du courant 43 permet de manière similaire à l'unité de commande 44 d'interrompre l'alimentation en courant électrique de fonctionnement du système de forgeage 3 lorsque le courant électrique de fonctionnement est déterminé comme dépassant la plage de seuil, de 2 ampères par exemple. Puisque la détection pendant la sous-période stable 521 est identique à celle décrite ci-dessus, les détails de cette opération ne seront pas de nouveau répétés pour des questions de brièveté. SR 23745 TW/GB REVENDICATIONS 1. Appareil (4) permettant de détecter le fonctionnement anormal d'un système de forgeage (3), comprenant une unité d'alimentation électrique (42) possédant une extrémité d'entrée (421) à connecter à une source d'énergie, et une extrémité de sortie (422) à connecter au système de forgeage (3) afin de lui fournir un courant électrique de fonctionnement, une unité de commande (44) couplée électriquement 10 à l'unité d'alimentation électrique (42), et une unité de contrôle du courant (43) couplée électriquement à l'unité de commande (44) et à l'extrémité de sortie (422) de l'unité d'alimentation électrique (42), l'unité de contrôle du courant (43) servant à surveiller la quantité de courant électrique de fonctionnement fourni au système de forgeage (3) et à permettre à l'unité de commande (44) d'interrompre l'alimentation en courant électrique de fonctionnement du système de forgeage (3) en cas de détection par l'unité de contrôle du courant (43) d'une anormalité dans le courant électrique de fonctionnement, caractérisé en ce que l'unité de contrôle du courant (43) échantillonne le courant électrique de fonctionnement pour obtenir une valeur de courant de fonctionnement de référence, compare la quantité surveillée du courant électrique de fonctionnement à la valeur de courant de fonctionnement de référence afin de déterminer si une valeur de seuil a été franchie, permet à l'unité de commande (44) d'interrompre l'alimentation en courant électrique de fonctionnement SR 23745 TW/GB du système de forgeage (3) lorsqu'une valeur de seuil a été franchie, et met à jour périodiquement la valeur de courant de fonctionnement de référence. 2. Appareil (4) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que l'échantillonnage du courant électrique de fonctionnement est exécuté par l'unité de contrôle du courant (43) pendant une période stabilisée suivant la mise sous tension du système de forgeage (3). 3. Appareil (4) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la valeur de courant de fonctionnement de référence est obtenue en calculant une valeur moyenne d'un certain nombre d'échantillons de la quantité contrôlée du courant électrique de fonctionnement. 4. Appareil (4) selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la valeur de courant de fonctionnement de référence est mise à jour en calculant une valeur moyenne d'un certain nombre d'échantillons les plus récents de la quantité contrôlée du courant électrique de fonctionnement. SR 23745 TW/GB