FR3031388A1

FR3031388A1 - Systeme de detection d'une obtruction partielle ou totale d'au moins une canalisation interne d'un outil

Info

Publication number: FR3031388A1
Application number: FR1550022A
Authority: FR
Inventors: Pierre Faverjon; Cyrille Urville
Original assignee: Soc De Construction D Equipement De Mecanisations Et De Machines Scemm
Current assignee: Soc De Construction D Equipement De Mecanisations Et De Machines Scemm
Priority date: 2015-01-05
Filing date: 2015-01-05
Publication date: 2016-07-08
Anticipated expiration: 2035-01-05
Also published as: WO2016110465A1; TWI695751B; FR3031388B1; JP7045855B2; JP2018503835A; RU2017127271A3; EP3243045A1; TW201637771A; ZA201705171B; US10442049B2; US20180015583A1; CN107405744A; RU2705760C2; JP2022028773A; RU2017127271A; CN107405744B

Abstract

L'invention porte principalement sur un système (10) de détection d'une obstruction totale ou partielle d'au moins une canalisation interne (11) de fluide d'un outil (12), caractérisé en ce que ledit système (10) comporte: un circuit pneumatique (13) destiné à être connecté en amont de ladite canalisation interne (11) dudit outil (12), une source de pression (16) en relation avec ledit circuit pneumatique (13) par l'intermédiaire d'une électrovanne (17), et une unité de contrôle (22) configurée pour ouvrir ladite électrovanne (17) de manière à mettre en pression ledit circuit pneumatique (13), puis pour fermer ladite électrovanne (17) de manière à laisser ledit circuit pneumatique (13) se vider librement par l'intermédiaire de ladite canalisation interne (11), et pour détecter un état d'obstruction de ladite canalisation interne (11) en fonction d'une analyse temporelle d'une évolution de la pression dans ledit circuit pneumatique (13).

Description

SYSTEME DE DETECTION D'UNE OBTRUCTION PARTIELLE OU TOTALE D'AU MOINS UNE CANALISATION INTERNE D'UN OUTIL pool La présente invention porte sur un système de détection d'une obstruction partielle ou totale d'une canalisation interne d'un outil. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, pour le contrôle des outils d'usinage ayant une ou plusieurs canalisations internes servant à approvisionner les éléments fonctionnels de l'outil en fluide de lubrification ou de réfrigération, liquide ou gazeux, tel que de l'huile, une émulsion d'huile, un brouillard constitué d'air et d'huile, ou autre. [0002] Le document EP2320199 enseigne la mise en oeuvre d'une méthode de détection d'agglomérats de particules dans un conduit en utilisant un débitmètre. Le système détermine les changements brusques de débit et fournit un signal d'alarme lorsque le débit sort des limites prévues. De façon analogue, le document FR2851819 présente l'utilisation d'un débitmètre électrostatique mesurant la quantité de particules de granulat d'un écoulement à deux phases. Les éléments de détection sont agencés dans un élément tubulaire de détection. [0003] Toutefois, dans le cas d'outils munis de canalisations internes de petite section, de tels systèmes sont capables de détecter l'obstruction complète des canalisations mais pas l'obstruction partielle car la fuite est trop faible et n'est pas détectée. Cela est dû à la limite de précision de mesure d'un débitmètre standard. Il existe donc le risque de ne pas détecter une occlusion partielle des canalisations internes de petite section susceptible de détériorer le fonctionnement de l'outil et donc le rendement en chaîne de fabrication. [0004] Par ailleurs, les documents DE102006052602, DE102007016326, FR2972952, décrivent des procédés permettant de détecter l'obstruction d'une canalisation interne d'un outil par comparaison d'une pression mesurée par rapport à des courbes de pression de référence. Toutefois, ces procédés sont basés sur des mesures de pression effectuées dans des configurations particulières qui ne permettent pas d'obtenir une précision de mesure suffisante pour la détection d'obstruction partielle de canalisations de petite section. [0005] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un système de détection d'une obstruction totale ou partielle d'au moins une canalisation interne de fluide d'un outil, caractérisé en ce que ledit système comporte: un circuit pneumatique destiné à être connecté en amont de ladite canalisation interne dudit outil, une source de pression en relation avec ledit circuit pneumatique par l'intermédiaire d'une électrovanne, et une unité de contrôle configurée pour ouvrir ladite électrovanne de manière à mettre en pression ledit circuit pneumatique, puis pour fermer ladite électrovanne de manière à laisser ledit circuit pneumatique se vider librement par l'intermédiaire de ladite canalisation interne, et pour détecter un état d'obstruction de ladite canalisation interne en fonction d'une analyse temporelle d'une évolution de la pression dans ledit circuit pneumatique suite à la fermeture de ladite électrovanne. [0006] Ainsi, par l'analyse de l'évolution temporelle de la pression dans le circuit pneumatique qui est proportionnelle à la perte de charge (occlusion) à détecter, l'invention permet de garantir la conformité des canalisations internes de petite section d'un outil.

Cela est particulièrement important pour les outils de microlubrification ou micropulvérisation d'huile ou encore MOL (pour "Minimum Quantity Lubrication" en anglais) pour lesquels l'absence d'obstruction des canalisations acheminant le fluide de lubrification conditionne un fonctionnement efficace du dispositif correspondant. [0007] Selon une réalisation, l'analyse temporelle d'évolution de la pression consiste à mesurer une durée que met ledit circuit pneumatique pour regagner la pression ambiante suite à la fermeture de ladite électrovanne. [00os] Selon une réalisation, l'analyse temporelle d'évolution de la pression consiste à mesurer une différence de pression entre la pression au moment de la fermeture de ladite électrovanne et la pression à l'expiration d'une durée commençant à courir à partir de la fermeture de ladite électrovanne. [0009] Selon une réalisation, l'analyse temporelle d'évolution de la pression consiste à mesurer une durée nécessaire pour que ledit circuit pneumatique atteigne une pression cible figée suite à la fermeture de ladite électrovanne. [001 0] Selon une réalisation, ladite pression cible figée est supérieure à la pression ambiante et inférieure à la pression de ladite source de pression. [001 1] Selon une réalisation, l'analyse temporelle d'évolution de la pression consiste à déterminer une pente de dérivée d'une courbe d'évolution de pression dans ledit circuit pneumatique en fonction du temps suite à la fermeture de ladite électrovanne. [0012] Selon une réalisation, ledit système comporte en outre un lecteur de puce électronique pour identifier automatiquement ledit outil dont la canalisation interne est à contrôler. [0013] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'a titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0014] La figure 1 est une représentation schématique d'un système de détection de l'obstruction partielle ou totale d'une canalisation interne d'un outil selon la présente invention; [0015] Les figures 2a à 2d illustrent différents types d'analyses temporelles de l'évolution de pression dans le circuit pneumatique pouvant être mises en oeuvre par le système de détection de l'obstruction partielle ou totale de la canalisation interne d'un outil selon la présente invention. [0016] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0017] La figure 1 montre un système 10 de détection d'une obstruction totale ou partielle d'au moins une canalisation interne 11 de fluide d'un outil 12, tel qu'un outil d'usinage. La ou les canalisations internes 11 à contrôler pourront par exemple servir à approvisionner les éléments fonctionnels de l'outil en fluide de lubrification, tel que de l'huile, une émulsion d'huile, ou un brouillard constitué d'air et d'huile. Le système 10 pourra également servir à contrôler des outils 12 d'usinage cryogénique comprenant au moins une canalisation interne 11 dans laquelle circule un fluide de réfrigération, par exemple à base d'azote. [0018] Le système 10 est de préférence utilisé en dehors des opérations d'usinage réalisées par l'outil 12, c'est-à-dire que l'outil 12 est démonté dans un premier temps du dispositif auquel il appartient pour être monté sur le système 10 aux fins du contrôle de la ou des canalisations internes 11. Autrement dit, le système 10 appartient à une station annexe à la production. Toutefois, en variante, le système 10 pourrait être intégré dans l'appareil d'usinage comportant l'outil 12. [0019] A cet effet, le système 10 comporte un circuit pneumatique 13 connecté en amont de la canalisation interne 11 de l'outil 12. Une source de pression 16 est en relation avec le circuit pneumatique 13 par l'intermédiaire d'une électrovanne 17. Un pressostat 20 permet de fournir la valeur de la pression du fluide régnant à l'intérieur du circuit pneumatique 13. [0020] Par ailleurs, le système 10 comporte une partie électrique de commande 21 ayant une unité de contrôle 22 en communication avec une interface de commande 25 apte à piloter l'électrovanne 17, ainsi qu'avec un module 26 de réception des données issues du pressostat 20. La partie électrique 21 pourra également comporter un lecteur de puce électronique 29 par exemple de type RFID (pour "Radio Frequency Identification" en anglais) pour identifier automatiquement l'outil 12 dont la canalisation 11 est à contrôler. L'unité de contrôle 22 comporte des moyens, tels qu'un microcontrôleur 30, pour assurer le traitement et l'analyse des données de pression collectées, ainsi qu'une interface homme-machine 31 constituée par exemple par un écran et un clavier ou un écran tactile pour permettre à l'opérateur d'interagir avec le système 10. [0021] On décrit ci-après plus précisément, en référence avec la figure 2a, le fonctionnement du système 10 de détection de l'obstruction totale ou partielle de la canalisation 11 de l'outil 12. [0022] Entre les instants ta et t1, l'unité de contrôle 22 commande, via l'interface 25, l'ouverture de l'électrovanne 17 de manière à mettre en pression le circuit pneumatique 13. Entre les instants t1 et t2, la pression dans le circuit 13 se stabilise à une pression sensiblement égale à la pression Ps de la source 16. [0023] A partir de l'instant t2, l'unité de contrôle 22 commande, via l'interface 25, la fermeture de l'électrovanne 17 de manière à laisser le circuit 13 se vider librement par l'intermédiaire de la canalisation 11 à contrôler. [0024] L'unité de contrôle 22 détecte alors l'état d'obstruction de la canalisation 11 en fonction de la durée que met le circuit 13 pour regagner la pression ambiante Pa suite à la fermeture de l'électrovanne 17. [0025] Ainsi, le retour à la pression ambiante Pa du circuit pneumatique 13 est rapide (cf. durée 11) dans le cas d'une canalisation 11 non bouchée, comme cela est illustré par la courbe Cl. Le retour à pression ambiante Pa est plus long (cf. durée 12) dans le cas d'une canalisation 11 obstruée partiellement car la perte de charge ralentit l'écoulement, comme cela est illustré par la courbe 02. Le circuit 13 reste en pression dans le cas d'une canalisation 11 totalement bouchée du fait de l'absence d'écoulement, comme cela est illustré par la courbe 03. La durée 13 est donc infinie du fait de l'absence d'écoulement. Dans ce cas, l'unité de contrôle 22 détecte l'obturation totale de la canalisation interne 11 lorsqu'il est détecté que la pression ambiante Pa n'a pas été atteinte après un délai de référence calibrable en fonction de l'application et notamment des dimensions de la canalisation 11 à contrôler. [0026] Dans la variante de réalisation de la figure 2b, après la stabilisation de la pression dans le circuit pneumatique 13, l'unité de contrôle 22 mesure une différence de pression 3,P entre la pression au moment de la fermeture de l'électrovanne 17 et la pression à l'expiration d'une durée Tsec, par exemple de quelques secondes, commençant à courir à partir de la fermeture de l'électrovanne 17. Ainsi, on observe que cette différence de pression est importante (cf. différence 3,P1) dans le cas d'une canalisation 11 non bouchée, comme cela est illustré par la courbe Cl. Cette différence de pression est plus faible (cf. différence 3,P2) dans le cas d'une canalisation 11 obstruée partiellement, car la perte de charge ralentit l'écoulement, comme cela est illustré par la courbe 02. Dans le cas d'une canalisation 11 totalement obstruée, la différence de pression est nulle (cf. différence 3,P3) du fait de l'absence d'écoulement, comme cela est illustré par la courbe C3. [0027] Dans la variante de réalisation de la figure 2c, après la stabilisation de la pression dans le circuit pneumatique 13, l'unité de contrôle 22 mesure la durée nécessaire pour que le circuit pneumatique 13 atteigne une pression cible figée Pc après la fermeture de l'électrovanne 17. Cette pression cible Pc est supérieure à la pression Pa et inférieure à la pression Ps de la source de pression 16. L'avantage de ce mode de réalisation est qu'il est plus rapide à mettre en oeuvre que le mode de réalisation de la figure 2a. [0028] Ainsi, on observe que la durée pour atteindre la pression cible Pc est faible (cf. durée 11') dans le cas d'une canalisation 11 non bouchée, comme cela est illustré par la courbe Cl. Cette durée est plus importante (cf. durée 12') dans le cas d'une canalisation 11 obstruée partiellement, car la perte de charge ralentit l'écoulement, comme cela est illustré par la courbe 02. On remarque que les durées 11' et 12' sont respectivement inférieures aux durées 11 et 12 obtenues pour des courbes Cl et 02 identiques. Dans le cas d'une canalisation 11 totalement obstruée, la durée sera infinie (cf. durée 13') du fait de l'absence d'écoulement, comme cela est illustré par la courbe 03. Dans ce cas, l'unité de contrôle 22 détecte l'obturation totale de la canalisation interne 11 lorsqu'il est détecté que la pression cible Pc n'a pas été atteinte après un délai de référence calibrable en fonction de l'application et notamment des dimensions de la canalisation 11 à contrôler. [0029] Dans la variante de réalisation de la figure 2d, après la stabilisation de la pression dans le circuit pneumatique 13, l'unité de contrôle 22 détermine une pente de dérivée 3.P/dt(Ci) de la courbe Ci d'évolution de pression dans le circuit pneumatique 13 en fonction du temps après la fermeture de l'électrovanne 17. Ainsi, on observe que cette pente est élevée (cf. pente 3.P/dt(C1)) dans le cas d'une canalisation 11 non bouchée, comme cela est illustré par la courbe Cl. Cette pente est plus faible (cf. pente 3.P/dt(C2)) dans le cas d'une canalisation 11 obstruée partiellement, car la perte de charge ralentit l'écoulement, comme cela est illustré par la courbe C2. Dans le cas d'une canalisation 11 totalement obstruée, la pente est nulle (cf. pente 3.P/dt(C3)) du fait de l'absence d'écoulement, comme cela est illustré par la courbe C3. [0030] Dans tous les cas envisagés, l'invention se base sur l'analyse de l'évolution temporelle de la pression dans le circuit pneumatique 13 qui est proportionnelle à la perte de charge (occlusion) à détecter. L'invention permet ainsi de garantir la conformité des canalisations internes 11 de l'outil 12. Cela est d'autant plus important pour les outils de microlubrification ou micropulvérisation d'huile ou encore MOL (pour "Minimum Quantity Lubrication" en anglais) pour lesquels l'absence d'obstruction des canalisations 11 acheminant le fluide de lubrification conditionne un fonctionnement efficace de l'outil 12.25

Claims

REVENDICATIONS: 1. Système (10) de détection d'une obstruction totale ou partielle d'au moins une canalisation interne (11) de fluide d'un outil (12), caractérisé en ce que ledit système (10) comporte: un circuit pneumatique (13) destiné à être connecté en amont de ladite canalisation interne (11) dudit outil (12), une source de pression (16) en relation avec ledit circuit pneumatique (13) par l'intermédiaire d'une électrovanne (17), et une unité de contrôle (22) configurée pour ouvrir ladite électrovanne (17) de manière à mettre en pression ledit circuit pneumatique (13), puis pour fermer ladite électrovanne (17) de manière à laisser ledit circuit pneumatique (13) se vider librement par l'intermédiaire de ladite canalisation interne (11), et pour détecter un état d'obstruction de ladite canalisation interne (11) en fonction d'une analyse temporelle d'une évolution de la pression dans ledit circuit pneumatique (13) suite à la fermeture de ladite électrovanne (17).
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'analyse temporelle d'évolution de la pression consiste à mesurer une durée (T1-13) que met ledit circuit pneumatique (13) pour regagner la pression ambiante (Pa) suite à la fermeture de ladite électrovanne (17).
3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'analyse temporelle d'évolution de la pression consiste à mesurer une différence de pression (3,P1- 3,P3) entre la pression au moment de la fermeture de ladite électrovanne (17) et la pression à l'expiration d'une durée (Tsec) commençant à courir à partir de la fermeture de ladite électrovanne (17).
4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'analyse temporelle d'évolution de la pression consiste à mesurer une durée (T1'-T3') nécessaire pour que ledit circuit pneumatique (13) atteigne une pression cible figée (Pc) suite à la fermeture de ladite électrovanne (17).
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite pression cible figée (Pc) est supérieure à la pression ambiante (Pa) et inférieure à la pression (Ps) de ladite source de pression (16).
6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'analyse temporelle d'évolution de la pression consiste à déterminer une pente de dérivée (3P/dt(C1)- 3P/dt(C3)) d'une courbe (C1-C3) d'évolution de pression dans ledit circuit pneumatique (13) en fonction du temps suite à la fermeture de ladite électrovanne (17).
7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un lecteur de puce électronique (29) pour identifier automatiquement ledit outil (12) dont la canalisation interne (11) est à contrôler.