Brevet FR2965502A1 — publié le 20120406

i La présente invention concerne une installation de découpe de pièce, notamment pour la réalisation de zone d'affaiblissement, ainsi qu'un procédé de découpe à l'aide de ladite installation. La technique qui consiste à réaliser des découpes, en particulier des saignées calibrées dans la matière, afin de créer une zone d'affaiblissement, est bien connue à ceux versés dans cet art. io Ces découpes calibrées permettent, notamment, de maîtriser et de faciliter la rupture ou la déformation des pièces lors de contraintes mécaniques extérieures. Cette technique trouve notamment une application dans la fabrication des 15 systèmes d'ouverture de coussins gonflables (Airbags). L'enjeu de cette technique est d'atteindre les critères d'affaiblissement tout en respectant l'aspect invisible de la zone affaiblie. Pour atteindre les contraintes fixées pour de telles applications, la tolérance dimensionnelle concernant la 20 découpe est inférieure à quelques centaines de micromètres. Pour tenter de respecter de telles tolérances dimensionnelles, il a été développé, comme l'illustre le brevet européen EP 1.459.243, une installation de coupe intégrant un capteur de mesure disposé à côté de l'outil de coupe et 25 solidaire en déplacement de l'outil de coupe. Ce capteur de mesure prend en compte la distance qui le sépare d'un support de découpe, la pièce disposée sur le trajet de la mesure étant transparente pour ledit capteur. Toutefois, cette installation, du fait de sa conception, présente un certain 30 nombre d'inconvénients. Elle ne permet pas, en particulier, d'effectuer une découpe correcte lorsque la pièce n'est pas parfaitement plaquée contre le support de découpe. Un but de la présente invention est donc de proposer une installation de découpe dont la conception permet de surmonter les inconvénients de l'état de la technique, de compenser les dilatations des moyens d'entraînement en s déplacement de la pièce en fonction de la température et de calibrer l'épaisseur de la matière résiduelle. Un autre but de la présente invention est de proposer une installation de découpe dont la conception permet de garantir que la trajectoire du moyen io d'entraînement en déplacement de la pièce s'effectue dans les tolérances requises. A cet effet, l'invention a pour objet une installation de découpe de pièce, en particulier en matière plastique, notamment pour la réalisation de zone ls d'affaiblissement, encore appelée amorce de rupture ou de déformation, dans l'épaisseur de la pièce, ladite installation comprenant au moins un espace de réception de la pièce à découper, un outil de coupe, des moyens de déplacement en va et vient dudit outil de coupe suivant une direction prédéterminée pour faire varier à volonté la profondeur de pénétration de l'outil 20 de coupe dans la pièce à découper, un capteur de mesure de distance, une unité de pilotage des moyens de déplacement dudit outil de coupe, à partir des données fournies par le capteur de mesure, et de données représentatives de la profondeur de découpe à effectuer, caractérisée en ce que l'espace de réception de la pièce à découper est 25 ménagé entre ledit outil de coupe et le capteur de mesure, ledit capteur de mesure étant orienté vers ledit espace de réception de la pièce à découper et en ce que les moyens de déplacement dudit outil de coupe sont des moyens de déplacement dudit outil de coupe dans le sens d'un rapprochement ou d'un écartement dudit capteur de mesure. 30 Grâce à la conception de l'installation, telle que décrite ci-dessus, le capteur de mesure prend en compte la distance qui le sépare de la pièce, côté surface de la pièce opposée à celle devant être découpée. La pièce se trouve donc interposée entre le capteur de mesure et la partie active de l'outil de coupe. La mesure peut être prise au niveau de la découpe de manière à garantir que s les moyens d'entraînement en déplacement de la pièce n'interfèrent pas sur ladite mesure. De préférence, le capteur de mesure est disposé sur un axe parallèle à la direction de déplacement en va et vient de l'outil de coupe passant par la partie io active de coupe de l'outil de coupe. Dans cette configuration, la précision de la découpe est maximale. De préférence, les données représentatives de la profondeur de découpe à effectuer comprennent des données relatives aux paramètres de la découpe à ls effectuer incluant au moins une valeur de consigne de l'épaisseur minimale résiduelle de la pièce après découpe, cette valeur de consigne étant prédéfinie, et en ce que l'unité de pilotage est configurée pour maintenir la partie active de l'organe de coupe, formée généralement par l'extrémité libre de l'organe de coupe, écartée du capteur de mesure d'une distance au moins 20 égale à la somme de la valeur de consigne de l'épaisseur minimale résiduelle de pièce souhaitée et de la distance mesurée entre capteur de mesure et pièce à découper. Généralement, l'installation de découpe de pièce comporte en outre des 25 moyens, tels qu'un robot, de déplacement de la pièce à découper à l'intérieur de l'espace de réception de pièce le long d'une trajectoire prédéterminée suivant une direction transversale à la direction de déplacement en va et vient de l'outil de coupe, et l'unité de pilotage des moyens de déplacement dudit outil de coupe est configurée pour déterminer la position de la pièce à 30 découper le long de ladite trajectoire et piloter la profondeur de coupe en fonction de ladite position. 30 L'invention a encore pour objet un procédé de découpe de pièce à l'aide d'une installation du type précité, caractérisé en ce que, la pièce à découper étant déplacée dans l'espace de réception, le long d'une trajectoire prédéterminée, suivant une direction s transversale à la direction de déplacement en va et vient de l'outil de coupe, ledit procédé comprend au moins une étape de mesure de la distance entre la pièce à découper, en particulier la surface de la pièce opposée à celle devant être découpée, et le capteur de mesure et une étape de pilotage des moyens de déplacement de l'outil de coupe à partir, de la distance mesurée par le io capteur de mesure, et des données de coupe associées à chaque position de la pièce le long de sa trajectoire. En particulier, au cours de l'étape de pilotage, on pilote les moyens de déplacement de l'outil de coupe à partir de la distance mesurée par le capteur ls de mesure, et de la valeur de consigne de l'épaisseur minimale résiduelle de pièce souhaitée à chaque position de la pièce le long de sa trajectoire, pour maintenir la partie active de l'organe de coupe, formée généralement par l'extrémité libre de l'organe de coupe, écartée du capteur de mesure d'une distance au moins égale à la somme de la valeur de consigne de l'épaisseur 20 minimale résiduelle de pièce souhaitée et de la distance mesurée par le capteur de mesure entre capteur de mesure et pièce à découper. Dans certains cas, la valeur de consigne de l'épaisseur minimale résiduelle est une valeur paramétrable et peut former la seule et unique donnée de coupe. 25 L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente une vue en perspective d'une installation conforme à l'invention ; La figure 2 représente une vue schématique simplifiée de côté de l'installation de la figure 1. Comme mentionné ci-dessus, l'installation, objet de l'invention, est plus particulièrement destinée à la découpe de pièce devant être affaiblie pour pouvoir se déformer ou se séparer de manière prédéterminée. Tel est le cas notamment des systèmes d'ouvertures des coussins gonflables, encore appelés airbags, des pièces d'amortissement de chocs. L'objectif est donc de réaliser à l'aide desdites découpes des zones d'affaiblissement continues ou discontinues, encore appelées amorce de io rupture ou de déformation, dans l'épaisseur de la pièce. Il doit être rappelé que par "pièce", on entend indifféremment une structure simple ou un ensemble complexe. La pièce peut être mono ou multicouche, elle peut être formée de la partie à découper et d'un conformateur associé à la 15 partie à découper. L'installation comprend donc au moins un espace 2 de réception de la pièce 1 à découper, un outil 3 de coupe, des moyens 4 de déplacement en va et vient dudit outil 3 de coupe suivant une direction X prédéterminée pour faire varier à 20 volonté la profondeur de pénétration de l'outil 3 de coupe dans la pièce 1 à découper, un capteur 8 de mesure de distance, une unité 9 de pilotage des moyens 4 de déplacement dudit outil 3 de coupe, à partir des données fournies par le capteur 8 de mesure, et de données correspondant ou représentatives de la profondeur de découpe à effectuer 25 De manière caractéristique à l'invention, l'espace 2 de réception de la pièce 1 à découper est ménagé entre ledit outil 3 de coupe et le capteur 8 de mesure, ledit capteur 8 de mesure est orienté vers ledit espace 2 de réception de la pièce 1 à découper et les moyens 4 de déplacement dudit outil 3 de coupe sont 30 des moyens de déplacement dudit outil 3 de coupe dans le sens d'un rapprochement ou d'un écartement dudit capteur 8 de mesure. Dans les exemples représentés, l'installation comporte un bâti support. Le capteur 8 de mesure de distance et l'outil 3 de coupe avec ses moyens 4 de déplacement en va et vient sont respectivement disposés en vis-à-vis sur ledit bâti support. L'espace 2 de réception de la pièce à découper est formé par l'espace laissé libre entre l'outil 3 de coupe et le capteur. Dans cette configuration, le capteur 8 de mesure est disposé sur un axe parallèle à la direction X de déplacement en va et vient de l'outil 3 de coupe passant par la partie active de coupe de l'outil 3 de coupe, la partie active de coupe étant la partie de l'outil 3 de coupe qui réalise la découpe et est io généralement formée par l'extrémité libre dudit outil 3 de coupe. En d'autres termes, le capteur 8 de mesure est positionné sur l'axe de coupe de l'outil de coupe ou en regard de l'outil de coupe et délimite avec l'outil de coupe un intervalle de réception de la pièce 1 à découper. Ainsi, l'outil de 15 coupe et le capteur 8 de mesure s'étendent de part et d'autre d'un plan orthogonal à la direction de déplacement en va et vient de l'outil 3 de coupe. Dans les exemples représentés, le capteur 8 de mesure de distance, orienté vers l'espace 2 de réception de la pièce 1 à découper pour permettre de 20 mesurer la distance qui sépare le capteur 8 de mesure de la pièce 1 à découper, est un capteur optique laser. Le capteur 8 de mesure de distance est stationnaire et mesure la distance qui le sépare de la partie de la pièce opposée à celle devant être découpée. 25 L'outil 3 de coupe est, quant à lui, de préférence un outil de coupe rotatif, monté à rotation autour d'un axe parallèle à la direction X de déplacement en va et vient dudit outil 3 de coupe, le capteur 8 de mesure étant disposé sur un axe confondu avec l'axe de rotation de l'outil 3 de coupe. De préférence, l'outil 30 3 de coupe est une broche de fraisage. Dans ce cas, la partie active de l'outil de coupe est formée par l'extrémité libre de ladite broche et l'axe de coupe est celui qui passe par la broche et son extrémité libre. Les moyens 4 de déplacement en va et vient de l'outil 3 de coupe comprennent, quant à eux, au moins un porte-outil 5, auquel l'outil 3 de coupe est couplable de manière solidaire en déplacement, une structure 6 de guidage dudit porte-outil 5 et un moteur 7 d'entraînement en déplacement en va et vient du porte-outil 5 le long de ladite structure 6 de guidage. Dans les exemples représentés, la structure de guidage est formée de deux rails ou glissières parallèles le long desquels coulisse le porte-outil qui se présente sous forme d'un chariot muni d'un emplacement de réception de l'outil de coupe. Un moteur équipé d'un codeur intégré permet l'entraînement en déplacement du chariot suivant un mouvement d'avance en direction du capteur 8 de mesure ou de recul par rapport au capteur 8 de mesure en fonction d'instructions de découpe reçues de l'unité de pilotage de l'installation. Dans les exemples représentés, le chariot porte l'outil de coupe de façon déportée et le moteur est à l'horizontale. Dans les exemples représentés, les données représentatives de la profondeur de découpe à effectuer comprennent des données relatives aux paramètres de la découpe à effectuer incluant au moins une valeur d2 de consigne de l'épaisseur minimale résiduelle de la pièce après découpe, cette valeur de consigne étant prédéfinie, et l'unité 9 de pilotage est configurée pour maintenir la partie active de l'organe 3 de coupe, formée généralement par l'extrémité libre de l'organe 3 de coupe, écartée du capteur 8 de mesure d'une distance D au moins égale à la somme de la valeur d2 de consigne de l'épaisseur minimale résiduelle de pièce souhaitée et de la distance d1 mesurée entre capteur 8 de mesure et pièce 1 à découper. De préférence, l'installation comporte en outre des moyens, tels qu'un robot 10, de déplacement de la pièce 1 à découper à l'intérieur de l'espace 2 de réception de pièce le long d'une trajectoire prédéterminée suivant une direction transversale à la direction X de déplacement en va et vient de l'outil 3 de coupe, et l'unité 9 de pilotage des moyens 4 de déplacement dudit outil 3 de coupe est configurée pour déterminer la position de la pièce 1 à découper le long de ladite trajectoire et piloter la profondeur de coupe en fonction de ladite s position. Bien qu'un robot multi-axes ait été partiellement représenté, des moyens d'entraînement en déplacement de la pièce suivant uniquement deux axes peuvent également être envisagés sans sortir de l'invention. io Ces moyens d'entraînement en déplacement de la pièce doivent permettre à la pièce de rentrer et de sortir de l'intervalle défini par le capteur 8 de mesure et l'outil 3 de coupe. Les moyens de détermination de la position de la pièce à découper de l'unité de pilotage peuvent comprendre, par exemple, un ls programme conçu pour calculer la position de la pièce à partir de données entrées par un opérateur ou un module de réception apte à communiquer avec les moyens d'entraînement en déplacement de la pièce et à recevoir des informations transmises par lesdits moyens d'entraînement en déplacement de la pièce. Dans ce cas, les moyens d'entraînement en déplacement de la pièce 20 transmettent les données de positionnement dont ils disposent directement à l'unité de pilotage des moyens de déplacement en va et vient de l'outil de coupe qui intègre ces données, les traite avec les données de coupe dont elle dispose ou qu'elle a reçues des moyens d'entraînement en déplacement de la pièce et les données reçues par le capteur de mesure pour entraîner en 25 déplacement l'outil de coupe suivant un mouvement aller pour opérer la coupe ou un mouvement retour en fin de coupe, la course de déplacement étant fonction de l'ensemble des données précitées. L'unité de pilotage des moyens d'entraînement en déplacement de l'outil de 30 coupe est donc un système informatique et/ou électronique, tel qu'un microprocesseur. L'unité de pilotage doit donc, pour adresser une commande de déplacement de l'outil de coupe aux moyens 4 de déplacement de l'outil 3 de coupe, disposer des paramètres de positionnement de la pièce, des paramètres de la découpe à opérer, de la distance mesurée par le capteur de mesure et corriger (si s nécessaire) la valeur de déplacement obtenue au regard de la valeur de la consigne lorsqu'une consigne de valeur d'épaisseur résiduelle de la pièce a été définie et qu'elle ne constitue pas le seul paramètre de découpe. Lorsque la consigne de valeur d'épaisseur résiduelle constitue le paramètre de io découpe, l'outil de coupe suit l'évolution de la distance d1 entre pièce et capteur mesurée par ledit capteur au fur et à mesure de l'entraînement en déplacement de la pièce par le robot. La valeur de consigne de l'épaisseur minimale résiduelle est une valeur is paramétrable de 0 à généralement quelques millimètres. L'outil de coupe est toujours déplacé en direction du capteur d'une distance garantissant la valeur de l'épaisseur résiduelle sur la pièce. 20 Cette opération de coupe terminée, l'outil de coupe est reculé, le robot commande un nouveau déplacement de la pièce, et une nouvelle découpe peut être opérée. En d'autres termes, la distance DO maximale entre broche en position PO et 25 capteur 8 de mesure étant connue, la distance maximale de déplacement de la broche depuis sa position PO est égale à la distance maximale DO entre broche en position PO et capteur 8 de mesure, diminuée de la distance d1 mesurée par le capteur de mesure et de la valeur d2 de la consigne et est ajustée si nécessaire en fonction des paramètres de découpe prédéfinis lorsque la valeur 30 d2 de la consigne n'est pas le seul paramètre de coupe. REVENDICATIONS1. Installation de découpe de pièce (1), en particulier en matière plastique, notamment pour la réalisation de zone d'affaiblissement, encore appelée amorce de rupture ou de déformation, dans l'épaisseur de la pièce (1), ladite installation comprenant au moins un espace (2) de réception de la pièce (1) à découper, un outil (3) de coupe, des moyens (4) de déplacement en va et vient dudit outil (3) de coupe suivant une direction (X) prédéterminée pour faire varier à volonté la profondeur de pénétration de l'outil (3) de coupe dans la io pièce (1) à découper, un capteur (8) de mesure de distance, une unité (9) de pilotage des moyens (4) de déplacement dudit outil (3) de coupe, à partir des données fournies par le capteur (8) de mesure, et de données représentatives de la profondeur de découpe à effectuer, caractérisée en ce que l'espace (2) de réception de la pièce (1) à découper est 15 ménagé entre ledit outil (3) de coupe et le capteur (8) de mesure, ledit capteur (8) de mesure étant orienté vers ledit espace (2) de réception de la pièce (1) à découper et en ce que les moyens (4) de déplacement dudit outil (3) de coupe sont des moyens de déplacement dudit outil (3) de coupe dans le sens d'un rapprochement ou d'un écartement dudit capteur (8) de mesure. 20 2. Installation de découpe de pièce (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le capteur (8) de mesure est disposé sur un axe parallèle à la direction (X) de déplacement en va et vient de l'outil (3) de coupe passant par la partie active de coupe de l'outil (3) de coupe. 25 3. Installation de découpe de pièce (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le capteur (8) de mesure de distance, orienté vers l'espace (2) de réception de la pièce (1) à découper pour permettre de mesurer la distance qui sépare le capteur (8) de mesure de la pièce (1) à découper, est 30 un capteur optique laser. 4. Installation de découpe de pièce (1) selon les revendications 1 à 3, io 5ii caractérisée en ce que l'outil (3) de coupe est un outil de coupe rotatif, monté à rotation autour d'un axe parallèle à la direction (X) de déplacement en va et vient dudit outil (3) de coupe, le capteur (8) de mesure étant disposé sur un axe confondu avec l'axe de rotation de l'outil (3) de coupe. 5. Installation de découpe de pièce (1) selon les revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'outil (3) de coupe est une broche de fraisage. 6. Installation de découpe de pièce (1) selon les revendications 1 à 5, io caractérisée en ce que les données représentatives de la profondeur de découpe à effectuer comprennent des données relatives aux paramètres de la découpe à effectuer incluant au moins une valeur (d2) de consigne de l'épaisseur minimale résiduelle de la pièce après découpe, cette valeur de consigne étant prédéfinie, et en ce que l'unité (9) de pilotage est configurée 15 pour maintenir la partie active de l'organe (3) de coupe, formée généralement par l'extrémité libre de l'organe (3) de coupe, écartée du capteur (8) de mesure d'une distance (D) au moins égale à la somme de la valeur (d2) de consigne de l'épaisseur minimale résiduelle de pièce souhaitée et de la distance (d1) mesurée par le capteur (8) de mesure et correspondant à la distance entre 20 capteur (8) de mesure et pièce (1) à découper. 7. Installation de découpe de pièce (1) selon les revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les moyens (4) de déplacement en va et vient de l'outil (3) de coupe comprennent au moins un porte-outil (5), auquel l'outil (3) de 25 coupe est couplable de manière solidaire en déplacement, une structure (6) de guidage dudit porte-outil (5) et un moteur (7) d'entraînement en déplacement en va et vient du porte-outil (5) le long de ladite structure (6) de guidage. 8. Installation de découpe de pièce (1) selon les revendications 1 à 7, 30 caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens, tels qu'un robot (10), de déplacement de la pièce (1) à découper à l'intérieur de l'espace (2) de réception de pièce le long d'une trajectoire prédéterminée suivant une directiontransversale à la direction (X) de déplacement en va et vient de l'outil (3) de coupe, et en ce que l'unité (9) de pilotage des moyens (4) de déplacement dudit outil (3) de coupe est configurée pour déterminer la position de la pièce (1) à découper le long de ladite trajectoire et piloter la profondeur de coupe en s fonction de ladite position. 9. Procédé de découpe de pièce (1) à l'aide d'une installation conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, la pièce (1) à découper étant déplacée dans l'espace (2) 10 de réception, le long d'une trajectoire prédéterminée, suivant une direction transversale à la direction (X) de déplacement en va et vient de l'outil (3) de coupe, ledit procédé comprend au moins une étape de mesure de la distance entre la pièce (1) à découper, en particulier la surface de la pièce (1) opposée à celle devant être découpée, et le capteur (8) de mesure, et une étape de 15 pilotage des moyens (4) de déplacement de l'outil (3) de coupe à partir, de la distance mesurée par le capteur (8) de mesure, et des données de coupe associées à chaque position de la pièce (1) le long de sa trajectoire. 10. Procédé de découpe de pièce (1) selon la revendication 9, à l'aide d'une 20 installation conforme à l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle les données représentatives de la profondeur de découpe à effectuer comprennent des données relatives aux paramètres de la découpe à effectuer incluant au moins une valeur (d2) de consigne de l'épaisseur minimale résiduelle de la pièce après découpe, cette valeur de consigne étant prédéfinie, 25 caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de pilotage, on pilote les moyens (4) de déplacement de l'outil (3) de coupe à partir de la distance mesurée par le capteur (8) de mesure, et de la valeur (d2) de consigne de l'épaisseur minimale résiduelle de pièce souhaitée à chaque position de la pièce (1) le long de sa trajectoire, pour maintenir la partie active de l'organe (3) de coupe, formée 30 généralement par l'extrémité libre de l'organe (3) de coupe, écartée du capteur (8) de mesure d'une distance (D) au moins égale à la somme de la valeur (d2) de consigne de l'épaisseur minimale résiduelle de pièce souhaitée et de ladistance (d1) mesurée par le capteur (8) de mesure entre capteur (8) de mesure et pièce (1) à découper.