Brevet FR2910361A1 — publié le 20080627

Découpe squelette manuel intégré aux machines de coupage plasma automatiques 5 La présente invention concerne le domaine du coupage plasma, laser ou de l'oxycoupage de pièces, notamment de pièces métalliques. En coupage plasma automatique ou automatisé, comme illustré en Figure 1, on utilise 10 une machine équipée d'une torche 4 de coupage plasma pour découper par jet 5 de plasma des pièces 2 de dimensions et formes souhaitées au sein d'une tôle 1 de plus grandes dimensions,. Une fois les pièces 2 découpées et récupérées, se pose systématiquement le problème de l'évacuation des chutes de tôle, c'est-à-dire de la partie 3 de tôle non découpée, comme représenté en Figure 2, étant donné qu'une tôle n'est jamais totalement découpée et qu'il 15 existe toujours de telles chutes, couramment appelées squelettes . La plupart du temps, les dimensions de la chute 3 de tôle atteignent plusieurs mètres et sont donc incompatibles avec un déchargement direct de la chute 3 en vue d'une évacuation aisée. Il est donc nécessaire de segmenter la chute de tôle ou squelette en morceaux 6 de 20 plus petites dimensions, qui peuvent alors être plus facilement évacués. Dans les installations de coupage plasma automatique classiques, la segmentation de la chute ou squelette 3 est réalisée par l'opérateur qui passe l'installation en contrôle semi automatique du système de coupage plasma. Il déplace alors la torche plasma 4 de zone en zone, et à chaque zone, il réalise une coupe en ligne droite 7 et démantèle ainsi le squelette 3 25 en morceaux 6, comme montré en Figure 2. Toutefois, il s'avère que cette opération est particulièrement délicate car elle nécessite un positionnement très précis en bord de tôle pour chacune des lignes droites 7 de démantèlement de manière à pouvoir opérer les découpes 8 successives. En effet, en cas de défaut de positionnement initial, la coupe ne peut s'initier car la 30 torche se trouve alors trop loin du bord de tôle 3 pour que l'arc plasma puisse venir s'y accrocher (Fig. 3) et donc réaliser la découpe 8. A l'inverse, la séparation du morceau découpé 6 n'est pas toujours effective, en particulier lorsque le début de découpe 8 se fait trop à l'intérieur de la matière de la tôle 3 car, dans ce cas, le morceau imparfaitement coupé reste retenu par un talon 9 au reste du 35 squelette 3 de tôle (Fig. 4). 2910361 2 On comprend donc immédiatement que ce positionnement est d'autant plus délicat à réaliser que l'installation et/ou la tôle est de grandes dimensions et, par ailleurs, est très coûteux en temps pour l'opérateur, ce qui abaisse la productivité de la machine et du procédé de coupage mis en oeuvre sur cette machine. En outre, cette manière de découper les squelettes engendre également une consommation élevée de pièces d'usure, c'est-à-dire de tuyères et d'électrodes utilisées dans la torche à plasma. En effet, en fin de découpe en ligne droite 7, le plasma d'arc délivré par la torche débouche de la tôle, c'est-à-dire va au-delà de la bordure de tôle. Ce faisant, il perd sa zone d'accrochage électrique et finit par se souffler , c'est-à-dire par s'éteindre selon un processus incontrôlé . D'une part, l'arc est étiré vers son point d'accroche sur la tôle et cette déviation finit par éroder les tuyères. D'autre part, il est connu que, lors d'une extinction incontrôlée de l'arc plasma, une partie de la surface de l'insert émissif des électrodes, tel du hafnium ou du zirconium, qui est alors en fusion, est éjectée dans la chambre d'arc. Cette éjection constitue en soi un important facteur d'usure pour les électrodes et, de plus, en impactant la paroi interne de la tuyère, ces gouttelettes de matériau de l'insert en fusion la dégradent également. Par ailleurs, des problèmes identiques ou similaires se posent en coupage automatique par faisceau laser et en oxycoupage automatique. Un but de l'invention est alors de proposer une machine et un procédé de coupage, notamment de coupage plasma, laser ou d'oxycoupage, permettant de réaliser une découpe aisée des squelettes de tôle, lesquels ne conduisent pas aux inconvénients et problèmes susmentionnés. Une solution est une machine de coupage par jet de plasma, par faisceau laser ou d'oxycoupage comprenant une structure portant au moins un outil de coupage par jet de plasma, de coupage par faisceau laser ou d'oxycoupage, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, une torche de coupage manuelle. Selon le cas, la machine de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la torche de coupage manuelle est une torche manuelle de coupage plasma, de coupage par faisceau laser ou un chalumeau d'oxycoupage. 2910361 3 - la torche de coupage plasma manuelle est raccordée à ladite machine par l'intermédiaire d'un faisceau de câbles comprenant un ou plusieurs câbles électriques permettant une alimentation de ladite torche manuelle en courant électrique. - elle comporte, en outre, des moyens supports de plaque aptes à et conçus pour 5 recevoir une plaque à découper, en particulier une plaque métallique. - l'outil automatique et la torche manuelle sont alimentés par une même source de gaz et/ou par une même source de fluide de refroidissement. - la structure est posée sur le sol et porte une poutre sur laquelle est agencé l'outil automatique, de préférence l'outil est mobile en translation sur la poutre et/ou la poutre est 10 mobile par rapport à la plaque à couper. - l'outil automatique et la torche manuelle sont alimentées par un même générateur de courant électrique. - le faisceau laser envoyé à l'outil automatique et la torche manuelle est généré par une même source de faisceau laser ou par des sources différentes. 15 - elle comporte des moyens de pilotage, notamment une CNC, coopérant avec l'outil automatique et la torche manuelle de manière à, après sélection par l'opérateur, d'inactiver l'outil automatique et d'activer la torche manuelle. - elle comporte un dispositif enrouleur permettant d'enrouler au moins une partie du faisceau de la torche manuelle. 20 - l'outil automatique et la torche manuelle sont tous les deux d'un même type, par exemple des torches à plasma, l'une automatique et l'autre manuelle, ou alors de types différents par exemple une tête automatique de coupage laser et une torche manuelle de coupage plasma, ou encore un chalumeau ou une torche d'oxycoupage automatique et une torche manuelle de coupage plasma, ou tout autre combinaison possible. 25 L'invention porte aussi sur un procédé de coupage plasma d'une plaque métallique, notamment une plaque d'acier au carbone ou inoxydable, dans lequel : a) on positionne la plaque à découper sur des moyens supports de plaque, b) on réalise une découpe d'une ou plusieurs pièces au sein de ladite plaque au moyen d'un outil de coupage automatisé par jet de plasma, par faisceau laser ou d'oxycoupage monté 30 sur une machine de coupage automatique comprenant une structure sur laquelle est montée ledit outil de coupage automatique de manière à obtenir au moins une pièce découpée et, par ailleurs, un squelette de plaque, et c) on récupère la ou les pièces découpées, 2910361 4 caractérisé en ce qu'on stoppe l'outil de coupage automatique et un opérateur réalise manuellement la découpe du squelette de plaque en morceaux de dimensions inférieures à celles du squelette au moyen d'une torche de coupage manuelle. Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des 5 caractéristiques suivantes : - la torche de coupage manuelle est une torche manuelle de coupage plasma, de coupage par faisceau laser ou d'oxycoupage. - la torche de coupage plasma manuelle est reliée à la machine de coupage automatique. 10 - on évacue les morceaux de squelette découpés au moyen de la torche à plasma manuelle. La présente invention permet d'obtenir tout ou partie des avantages suivants : - un gain de productivité en réduisant la durée nécessaire au démantèlement des squelettes. 15 - une réduction des coûts et augmentation de la productivité par utilisation de pièces d'usure manuelles à bas coût pour les opérations de découpe de squelettes, particulièrement destructrices pour les consommables. - une réduction des coûts par rapport à l'achat d'un simple poste de découpe manuelle par utilisation des ressources de l'installation automatique (générateur, gestion des gaz, 20 système de refroidissement, électronique de pilotage...). La présente invention va maintenant être mieux comprise au vu des explications suivantes données à titre illustratif d'un mode de réalisation possible de l'invention. Plus précisément, il porte sur une machine de coupage plasma automatique dotée d'une torche de coupage plasma manuelle mais il est parfaitement transposable au coupage 25 par faisceau laser ou à l'oxycoupage. Comme illustré en Figure 5, afin de faciliter la découpe des squelettes 3 de tôle 1, selon l'invention, une torche 10 de découpage plasma manuelle est associée à une installation de coupage plasma automatique classique munie d'une poutre 20 sur laquelle est agencée une torche 4 de coupage plasma automatique. 30 D'une simple commande découpe de squelette opérée par l'opérateur par exemple sur la commande numérique ou CNC de la machine, l'installation automatique est mise en sécurité et la torche manuelle 10 est activée, par exemple une torche manuelle de coupage plasma. 2910361 5 Concrètement, la torche manuelle 10 est interfacée avec l'installation automatique et est préférentiellement alimentée par le même générateur 21 de courant par exemple afin de réduire les coûts de l'installation. Cette torche 10 est connectée à l'installation automatique à proximité immédiate du 5 lieu où les pièces 2 sont coupées et le squelette 3 généré. Ainsi, lorsque l'opération de découpage du squelette 3 doit être effectuée, l'opérateur n'a qu'a activer la commande découpe de squelette sur la CNC, se saisir de la torche manuelle 10 et aller démanteler le squelette 3 par découpe plasma manuelle. Le faisceau 11 de la torche manuelle 10 peut avantageusement être mis sur enrouleur 10 afin de faciliter l'opération. Le fonctionnement des différents éléments de l'installation et l'interaction éventuelle de ces différents éléments l'un avec les autres sont quant à eux classiques et ne seront pas détaillés outre mesure. En fait, l'outil de coupage automatique est positionné par rapport à la tôle à couper et 15 que ceux-ci sont mobiles relativement l'un par rapport à l'autre, c'est-à-dire que soit l'outil se déplace et la tôle est fixe, soit l'inverse. Les déplacements de ces éléments se font de manière connue en soi, notamment au moyen d'actionneurs linéaires ou analogues, ces déplacements étant pilotés par des moyens de pilotage classiques, notamment la CNC susmentionnée, qui gèrent les mouvements soit 20 d'un bras robotisé, soit d'un portique portant l'outil automatique. En outre, les moyens de pilotage commandent aussi non seulement la mise en route et l'arrêt de l'outil de coupe automatique mais aussi les autres paramètres classiques qui sont utiles ou nécessaires au fonctionnement correct de l'installation ou au bon déroulement de la découpe, par exemple pour un coupage avec faisceau laser, les cadences de tir laser, la 25 puissance laser à mettre en oeuvre... 30 Revendications 1. Machine de coupage par jet de plasma, par faisceau laser ou d'oxycoupage comprenant une structure portant au moins un outil (4) de coupage automatique par jet de plasma, de coupage par faisceau laser ou d'oxycoupage, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, une torche (10) de coupage manuelle. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la torche de coupage manuelle est une torche manuelle de coupage plasma, de coupage par faisceau laser ou un 10 chalumeau d'oxycoupage. 3. Machine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la torche (10) de coupage plasma manuelle est raccordée à ladite machine par l'intermédiaire d'un faisceau de câbles comprenant un ou plusieurs câbles électriques permettant une alimentation 15 de ladite torche manuelle (10) en courant électrique. 4. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'outil (4) automatique et la torche (10) manuelle sont alimentés par une même source de gaz et/ou par une même source de fluide de refroidissement. 5. Machine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'outil (4) automatique et la torche (10) manuelle sont alimentées par un même générateur de courant électrique ou par une même source laser. 25 6. Machine selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de pilotage, notamment une CNC, coopérant avec l'outil (4) automatique et la torche (10) manuelle de manière à, après sélection par l'opérateur, d'inactiver l'outil (4) automatique et d'activer la torche (10) manuelle. 30 7. Machine selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif enrouleur permettant d'enrouler au moins une partie du faisceau de la torche (10) manuelle. 20 2910361 7 8. Procédé de coupage plasma d'une plaque (1) métallique, notamment une plaque d'acier au carbone ou inoxydable, dans lequel : a) on positionne la plaque à découper sur des moyens supports de plaque, 5 b) on réalise une découpe d'une ou plusieurs pièces au sein de ladite plaque au moyen d'un outil de coupage automatisé par jet de plasma, par faisceau laser ou d'oxycoupage monté sur une machine de coupage automatique comprenant une structure sur laquelle est montée ledit outil de coupage automatique de manière à obtenir au moins une pièce découpée et, par ailleurs, un squelette de plaque, et c) on récupère la ou les pièces découpées, caractérisé en ce qu'on stoppe l'outil de coupage automatique et un opérateur réalise manuellement la découpe du squelette de plaque en morceaux de dimensions inférieures à celles du squelette au moyen d'une torche de coupage manuelle. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la torche de coupage manuelle est une torche manuelle de coupage plasma, de coupage par faisceau laser ou un chalumeau d'oxycoupage. 10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la torche 20 de coupage plasma manuelle est reliée à la machine de coupage plasma automatique. 25 30