FR2676947A1

FR2676947A1 - Numerical-control machine for cutting metal sheets and tubes

Info

Publication number: FR2676947A1
Application number: FR9106622A
Authority: FR
Inventors: Millois Robert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-27
Filing date: 1991-05-27
Publication date: 1992-12-04
Anticipated expiration: 2011-05-27
Also published as: FR2676947B1

Abstract

Numerical cutting machine, characterised in that the transverse beam (3) which it possesses, fitted with tool holders (4) serving for cutting the metal sheets flat, is prolonged so as to support an additional tool holder (7) located facing a tube (TB) formed for cutting and normally fixed at Y, whereas means (8-9) are provided for supporting the tube and driving it rotationally about an axis parallel to the travelling path, in a substantially fixed longitudinal position.

Description

MACHINE DE DECOUPAGE DE TOLES ET DE TUBES A COMMANDE
NUMERIQUE.MACHINE FOR CUTTING SHEETS AND TUBES WITH CONTROL
DIGITAL.

L'invention se rapporte aux machines de découpage à commande numérique, qui utilisent comme outil de découpe un chalumeau (oxycoupage) ou une torche à plasma (plasmocoupage).The invention relates to numerically controlled cutting machines, which use a cutting torch (flame cutting) or a plasma torch (plasma cutting) as cutting tool.

Les machines connues comportent un chemin de roulement longitudinal (axe X) et une poutre transversale (axe Y) mobile en translation longitudinale. Un porte-outil maître et plusieurs porte-outils esclaves sont supportés de façon coulissante le long de la poutre. Le mouvement en Y du porte-outil maître et le mouvement en X de la poutre sont déterminés par une commande numérique programmée de façon que la trajectoire du porte-outil maître corresponde à la découpe voulue. Les porte-outils esclaves sont solidarisés au porte-outil maître par un organe de transmission en vue de la découpe simultanée de plusieurs pièces dans la tôle.Known machines include a longitudinal raceway (X axis) and a transverse beam (Y axis) movable in longitudinal translation. A master tool holder and several slave tool holders are slidably supported along the beam. The movement in Y of the master tool holder and the movement in X of the beam are determined by a numerical control programmed so that the trajectory of the master tool holder corresponds to the desired cut. The slave tool holders are secured to the master tool holder by a transmission member for the simultaneous cutting of several parts in the sheet metal.

Des logiciels appropriés permettent de calculer les développés à plat de différents volumes à réaliser en chaudronnerie et de leurs intersections, par exemple cylindre-cylindre, plan-cylindre, cône-cylindre, etc et de déterminer les composantes X et Y de la vitesse de coupe qui devra être utilisée, en particulier en fonction de l'épaisseur de la tôle à découper.Appropriate software is used to calculate the flat sections of different volumes to be produced in sheet metal work and their intersections, for example cylinder-cylinder, plane-cylinder, cone-cylinder, etc. and to determine the X and Y components of the cutting speed. which should be used, in particular depending on the thickness of the sheet to be cut.

Dans certaines applications, en particulier le découpage de tronçons ou segments tubulaires et des intersections nécessaires aux raccordements, il serait avantageux de pouvoir pratiquer une découpe en volume sur le tube déjà formé.In certain applications, in particular the cutting of sections or tubular segments and of the intersections necessary for the connections, it would be advantageous to be able to make a volume cutting on the already formed tube.

Les méthodes connues à cet effet sont, soit artisanales (utilisation d'un chalumeau portatif que l'on déplace sur la surface du tube), soit très complexes (utilisation de machines du genre tour dans lesquelles un mandrin fait tourner le tube devant l'outil de coupe et calcule les composantes de la vitesse de coupe en fonction de paramètres tels que la vitesse angulaire de rotation et le diamètre du tube).The known methods for this purpose are either artisanal (use of a portable torch which is moved on the surface of the tube), or very complex (use of lathe-type machines in which a mandrel rotates the tube in front of the cutting tool and calculates the components of the cutting speed according to parameters such as the angular speed of rotation and the diameter of the tube).

L'invention a pour objet un procédé simplifié de découpe dans un volume tubulaire apte à permettre la commande numérique des mouvements à partir de logiciels identiques à ceux qui sont utilisés pour la découpe des développés correspondants dans une tôle plane.The subject of the invention is a simplified method of cutting from a tubular volume capable of allowing digital control of movements from software identical to that which is used for cutting the corresponding presses from a flat sheet.

Ce procédé consiste principalement à utiliser un porteoutil mobile en X et à provoquer un mouvement relatif entre la surface du tube et du porte-outil, avec une vitesse linéaire indépendante du diamètre du tube et identique à la vitesse transversale que devrait avoir le porte-outil mobile en Y pour effectuer la découpe du développé à plat de la forme à réaliser, tout en dépla çant le porte-outil en X à la vitesse longitudinale qu'il devrait avoir pour effectuer ladite découpe du développé à plat.This process mainly consists in using a mobile tool holder in X and causing a relative movement between the surface of the tube and the tool holder, with a linear speed independent of the tube diameter and identical to the transverse speed that the tool holder should have. movable in Y to perform the cut of the flat part of the form to be produced, while moving the tool holder in X at the longitudinal speed that it should have to perform said cut of the flat part.

Selon un mode d'exécution préféré, le porte-outil est fixe en Y et le tube est entraîné en rotation autour d'un axe parallèle à X avec une vitesse tangentielle égale à ladite vitesse linéaire.According to a preferred embodiment, the tool holder is fixed in Y and the tube is rotated around an axis parallel to X with a tangential speed equal to said linear speed.

L'invention a encore pour objet une machine de découpage numérique du genre défini ci-avant, caractérisée en ce que, en vue de la mise en oeuvre du procédé susvisé, la poutre transversale qu'elle comporte, munie de porteoutils servant à la découpe des tôles à plat, est prolongée de manière à supporter un porte-outils supplémentaire situé en regard d'un tube formé à découper et normalement fixe en Y, tandis que des moyens sont prévus pour supporter le tube et l'entraîner en rotation autour d'un axe parallèle au chemin de roulement, dans une position longitudinale sensiblement fixe.The invention also relates to a digital cutting machine of the kind defined above, characterized in that, with a view to implementing the above process, the transverse beam which it comprises, provided with tool holders used for cutting flat sheets, is extended so as to support an additional tool holder located opposite a tube formed to cut and normally fixed in Y, while means are provided to support the tube and cause it to rotate around d 'an axis parallel to the raceway, in a substantially fixed longitudinal position.

D'autres particularités, ainsi que les avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lumière de la description ci-après.Other particularities, as well as the advantages of the invention will become clear in the light of the description below.

Au dessin annexé
Les figures 1, 2 et 3 représentent respectivement,
vue en élévation, de dessus et de profil, une
machine de découpage numérique conforme à un mode
d'exécution préféré de l'invention
La figure 4 est une vue schématique du dispositif à
galets motorisés qui entraîne le tube en rotation
La figure 5 est une vue schématique du dispositif à
galets libres qui coopère avec le dispositif
d'entraînement de la figure 4 ; et
La figure 6 est une butée flottante de maintien de
la position longitudinale du tube.In the attached drawing
Figures 1, 2 and 3 represent respectively,
elevation, top and side view, a
digital cutting machine conforms to a mode
preferred embodiment of the invention
Figure 4 is a schematic view of the device to
motorized rollers which drives the rotating tube
Figure 5 is a schematic view of the device to
loose rollers that cooperate with the device
drive of Figure 4; and
FIG. 6 is a floating stop for maintaining
the longitudinal position of the tube.

Aux figures 1 à 3, on voit que la machine comprend, de façon connue en soi, une base fixe sur laquelle la tôle plane TP est posée à une certaine hauteur, un chemin de roulement longitudinal (rails 1, 2, figure 2) et un portique comprenant une poutre transversale 3 sur laquelle sont guidés les chariots porte-outils, dont un seul (4) a été figuré. Le déplacement transversal de ces chariots le long de la poutre est commandé par un premier moteur (non figuré et contenu dans le porte-outil 4) par l'intermédiaire d'un ruban sans fin de transmission 6.In FIGS. 1 to 3, it can be seen that the machine comprises, in a manner known per se, a fixed base on which the flat sheet metal TP is placed at a certain height, a longitudinal raceway (rails 1, 2, FIG. 2) and a gantry comprising a transverse beam 3 on which are guided the tool carriages, of which only one (4) has been shown. The transverse movement of these carriages along the beam is controlled by a first motor (not shown and contained in the tool holder 4) by means of an endless transmission ribbon 6.

Le déplacement longitudinal du portique est commandé par un second moteur MX contenu dans le train de guidage longitudinal.The longitudinal movement of the gantry is controlled by a second motor MX contained in the longitudinal guide train.

La constitution et le fonctionnement de la partie de la machine qui vient d'être décrite sommairement sont classiques et conformes à ce qui a été dit ci-avant. Des logiciels associés à la commande numérique permettent en particulier de découper le développé à plat d'un tube en déterminant les vitesses transversales (Vy) et longitudinale (vox) de déplacement des outils en fonction de la seule épaisseur de la tôle (pour un métal donné).The constitution and the operation of the part of the machine which has just been briefly described are conventional and conform to what has been said above. Software associated with digital control makes it possible in particular to cut the developed flat of a tube by determining the transverse (Vy) and longitudinal (vox) speeds of movement of the tools according to the only thickness of the sheet (for a metal given).

Suivant l'invention, le portique est prolongé en amont du bloc 5 par rapport à la partie de découpe à plat, le prolongement de la poutre 3 supportant un porte-outil supplémentaire 7 qui est, soit susceptible d'être bloqué dans une position où l'outil est situé dans le plan axial vertical du tube TB, soit d'être solidarisé au ruban 6 (par des moyens non figurés) pour être entraîné en Y par le premier moteur susvisé. Dans les deux cas, le porteoutil 7 est réglable en hauteur dans de larges limites par des moyens non figurés. Ce réglage est permanent pendant le découpage, la distance entre l'extrémité de l'outil de découpe et la surface du tube pouvant être maintenue constante par un asservissement (non figuré).According to the invention, the gantry is extended upstream of the block 5 relative to the flat cutting part, the extension of the beam 3 supporting an additional tool holder 7 which is either capable of being locked in a position where the tool is located in the vertical axial plane of the TB tube, or to be secured to the ribbon 6 (by means not shown) to be driven in Y by the first aforementioned motor. In both cases, the tool holder 7 is adjustable in height within wide limits by means not shown. This adjustment is permanent during cutting, the distance between the end of the cutting tool and the surface of the tube can be kept constant by a servo (not shown).

Le tube TB est susceptible d'être entraîné en rotation autour de son axe par un vireur à deux galets motorisés (8, figure 3) disposé au voisinage de son extrémité proche du porte-outil 7 et repose sur un vireur à galets libres (9, figure 3).The TB tube is capable of being rotated about its axis by a tacker with two motorized rollers (8, FIG. 3) placed in the vicinity of its end close to the tool holder 7 and rests on a free roller tacker (9 , Figure 3).

Chaque vireur est constitué de deux galets (80-81 et 9091 respectivement) montés sur un chariot (82-92) agencé pour permettre le réglage de l'écartement entre les deux galets du couple. Chaque chariot peut coulisser sur des rails 10-11 afin de régler la position longitudinale du tube TB.Each tacker consists of two rollers (80-81 and 9091 respectively) mounted on a carriage (82-92) arranged to allow adjustment of the spacing between the two rollers of the torque. Each carriage can slide on rails 10-11 in order to adjust the longitudinal position of the TB tube.

Une butée flottante longitudinale 13 est également supportée sur les mêmes rails 10-11 de façon coulissante.A longitudinal floating stop 13 is also supported on the same rails 10-11 in a sliding manner.

Cette dernière (figures 3 et 6) comporte une règle 130 en appui sur la tranche du tube à l'extrémité opposée à l'extrémité de découpe. Cette règle est articulée, avec deux degrés de liberté, autour d'un axe 131 qui tourillonne à une extrémité d'un bras 132 lui-même articulé à l'extrémité d'un axe fixe 133 monté à l'extrémité supérieure d'un support vertical 134 lui-même articulé à sa base sur un chariot 135 apte à coulisser sur les rails 10-11 pour un réglage de la position longitudinale de la butée.The latter (Figures 3 and 6) has a rule 130 resting on the edge of the tube at the end opposite the cutting end. This rule is articulated, with two degrees of freedom, around an axis 131 which pivots at one end of an arm 132 itself articulated at the end of a fixed axis 133 mounted at the upper end of a vertical support 134 itself articulated at its base on a carriage 135 capable of sliding on the rails 10-11 for adjusting the longitudinal position of the stop.

Cette butée permet d'éviter le coincement du tube en cas d'irrégularités de forme du tube ayant tendance à provoquer un certain débattement longitudinal pour la découpe d'une section droite ou non dans un tube. This stop makes it possible to avoid jamming of the tube in the event of irregularities in the shape of the tube which tend to cause a certain longitudinal clearance for cutting a straight section or not in a tube.

Le porte-outil 7 est bloqué et la commande numérique utilise le même logiciel que pour la découpe à plat du développé du tube.The tool holder 7 is blocked and the numerical control uses the same software as for the flat cutting of the developed part of the tube.

En fonctionnement les deux galets motorisés entraînent le tube en rotation exactement à la même vitesse tangentielle Vy que celle qui est fixée par ledit logiciel pour le déplacement en Y du porte-outil de découpe à plat. In operation, the two motorized rollers drive the tube in rotation at exactly the same tangential speed Vy as that which is fixed by said software for the displacement in Y of the flat cutting tool holder.

On a évidemment
D Q = Vy = d o
2 2
D et d étant les diamètres respectifs du tube et des galets moteurs et Q et o les vitesses angulaires respectives D'où o = Vy x 2
d ce qui détermine la vitesse angulaire du moteur d'entraînement des galets que doit imposer la commande numérique. Cette vitesse est indépendante de D.We obviously
DQ = Vy = do
2 2
D and d being the respective diameters of the tube and the drive rollers and Q and o the respective angular velocities From where o = Vy x 2
d which determines the angular speed of the roller drive motor to be imposed by the numerical control. This speed is independent of D.

Avantageusement, l'écartement E entre les axes des galets moteurs est maintenu à une valeur égale à

l'écart angulaire entre les points de contact des galets avec le tube étant alors égal à 900. Advantageously, the spacing E between the axes of the drive rollers is maintained at a value equal to

the angular difference between the points of contact of the rollers with the tube then being equal to 900.

La commande du déplacement en X de la poutre 3 est assurée par le même moteur et avec le même logiciel que pour la découpe à plat du développé correspondant.The control of the displacement in X of the beam 3 is ensured by the same motor and with the same software as for the flat cutting of the corresponding press.

Si l'on désire pratiquer une découpe avec chanfreinage, il suffit d'incliner la buse de coupe à l'extrémité du chalumeau, cette dernière (70) étant, à cet effet, montée orientable autour d'un axe parallèle (71) à la direction
Y (figure 3).If it is desired to make a cut with chamfering, it suffices to tilt the cutting nozzle at the end of the torch, the latter (70) being, for this purpose, mounted orientable about a parallel axis (71) to The direction
Y (Figure 3).

Ce mode de fonctionnement permet aussi d'effectuer une intersection tube-tube de grande ouverture en vue d'un piquage. This operating mode also makes it possible to carry out a tube-tube intersection with a large opening for a branching.

Dans une variante, qui sera préférée, lorsque l'ouverture du piquage étant de faible dimension, il importe que la coupe s'effectue non pas radialement, mais verticalement, le tube sera maintenu fixe en rotation, tandis que le porte-outil 7 sera solidarisé au ruban de transmission, donc déplacé en Y à la même vitesse linéaire que pour le découpage du développé à plat correspondant.In a variant, which will be preferred, when the opening of the tap being of small size, it is important that the cut is not made radially, but vertically, the tube will be kept fixed in rotation, while the tool holder 7 will be secured to the transmission ribbon, therefore moved in Y at the same linear speed as for cutting the corresponding flat bench.

La poutre 3 subira évidemment le même déplacement en X que pour ledit découpage du développé à plat. La hauteur de l'outil devra être asservie pour suivre la forme de la surface du tube. The beam 3 will obviously undergo the same displacement in X as for said cutting of the flat press. The height of the tool must be controlled to follow the shape of the surface of the tube.

En définitive, la machine de l'invention permet, en utilisant les mêmes logiciels, d'effectuer aussi bien la découpe de tôles planes destinées en particulier au formage de chaudronneries tubulaires que d'effectuer la découpe directe en volume sur le tube déjà formé.Ultimately, the machine of the invention makes it possible, using the same software, to perform both the cutting of flat sheets intended in particular for forming tubular boilermaking as well as performing the direct cutting in volume on the tube already formed.

Il va de soi que diverses modifications pourront être apportées aux dispositifs décrits et représentés, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. It goes without saying that various modifications may be made to the devices described and shown, without departing from the spirit of the invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. procédé simplifié de découpe dans un volume tubulaire, apte à permettre la commande numérique des mouvements à partir de logiciels identiques à ceux qui sont utilisés pour la découpe des développés correspondants dans une tôle plane, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un porteoutil mobile en X et à provoquer un mouvement relatif entre la surface du tube et du porte-outil avec une vitesse linéaire indépendante du diamètre du tube et identique à la vitesse transversale que devrait avoir le porte-outil mobile en Y pour effectuer la découpe du développé à plat de la forme à réaliser, tout en dépla çant le porte-outil en X à la vitesse longitudinale qu'il devrait avoir pour effectuer ladite découpe du développé à plat.1. simplified method of cutting in a tubular volume, capable of allowing the numerical control of movements from software identical to that which is used for cutting the corresponding presses in a flat sheet, characterized in that it consists in using a mobile tool holder in X and cause a relative movement between the surface of the tube and the tool holder with a linear speed independent of the diameter of the tube and identical to the transverse speed that the mobile tool holder in Y should have to cut the developed flat of the form to be produced, while moving the tool holder in X at the longitudinal speed that it should have to perform said cutting of the flat press.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le porte-outil est fixe en Y et le tube est entraîné en rotation autour d'un axe parallèle à2. Method according to claim 1, characterized in that the tool holder is fixed in Y and the tube is rotated about an axis parallel to

X avec une vitesse tangentielle égale à ladite vitesse linéaire.X with a tangential speed equal to said linear speed.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'outil de découpe du tube est orientable autour d'un axe parallèle à la direction Y.3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the tube cutting tool is orientable around an axis parallel to the direction Y.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la distance entre l'extrémité de l'outil de découpe du tube et la surface à découper est maintenue constante au cours de la rotation du tube.4. Method according to claim 2, characterized in that the distance between the end of the tube cutting tool and the surface to be cut is kept constant during the rotation of the tube.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube est bloqué en rotation tandis que le porte-outil est entraîné en Y à ladite vitesse linéaire. 5. Method according to claim 1, characterized in that the tube is locked in rotation while the tool holder is driven in Y at said linear speed.

6. Machine de découpage numérique pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la poutre transversale (3) qu'elle comporte, munie de porte-outils (4) servant à la découpe des tôles à plat, est prolongée de manière à supporter un porte-outil supplémentaire (7) situé en regard d'un tube (TB) formé à découper et normalement fixe en Y, tandis que des moyens (8-9) sont prévus pour supporter le tube et l'entraîner en rotation autour d'un axe parallèle au chemin de roulement, dans une position longitudinale sensiblement fixe.6. digital cutting machine for the implementation of the method according to claims 1 to 5, characterized in that the transverse beam (3) which it comprises, provided with tool holders (4) used for cutting sheets to flat, is extended so as to support an additional tool holder (7) located opposite a tube (TB) formed to cut and normally fixed in Y, while means (8-9) are provided to support the tube and drive it in rotation about an axis parallel to the raceway, in a substantially fixed longitudinal position.

7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits moyens de support et d'entraînement du tube comprennent un couple de galets moteurs (80-81) d'axes parallèles à la direction X et de position réglable selon ladite direction. 7. Machine according to claim 6, characterized in that said tube support and drive means comprise a pair of drive rollers (80-81) with axes parallel to direction X and of position adjustable in said direction.

8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'écartement angulaire des points de contact desdits galets avec le tube est maintenu à une valeur de l'ordre de 900. 8. Machine according to claim 7, characterized in that the angular spacing of the points of contact of said rollers with the tube is maintained at a value of the order of 900.

9. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits moyens de support et d'entraînement comportent en outre un couple de galets libres d'axes parallèles à la direction X et sur lesquels repose le tube.9. Machine according to claim 7, characterized in that said support and drive means further comprise a pair of free rollers with axes parallel to the direction X and on which the tube rests.

10. Machine selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ladite position longitudinale sensiblement fixe du tube est assurée au moyen d'une butée flottante (130-135). 10. Machine according to one of claims 7 to 9, characterized in that said substantially fixed longitudinal position of the tube is ensured by means of a floating stop (130-135).