DISPOSITIF POUR LA DECOUPE DE PIECES DE FORME QUELCONQUE

Description

[0001] L'invention concerne un dispositif pour la découpe de pièces de forme quelconque dans un bloc de matière thermofusible au moyen d'un profilé résistif déformable chauffé, de préférence électriquement, et maintenu en tension dans une position initiale appropriée, la découpe s'effectuant par déplacement relatif de la pièce à découper et du profilé.

[0002] On connaît de nombreuses installations de découpe de pièces dans des blocs de matière thermofusible, en particulier dans des blocs de matière synthétique alvéolaire telle que polystyrène ou autre.

[0003] Ces installations proposent, pour les matières thermofusibles, d'utiliser des profilés rectilignes ou galbés qui, chauffés électriquement, fondent la matière sur leur passage. Un tel exemple d'une installation est fourni dans le brevet FR-A-2.665.100. Toutefois, toutes les installations décrites à ce jour présentent un inconvénient commun, à savoir une absence de précision de la découpe obtenue.

[0004] En effet, on sait depuis longtemps que, pour obtenir une très bonne précision de découpe et un état de surface de grande qualité, il est nécessaire d'utiliser des profilés très fins de section très faible. Ceci permet de négliger l'épaisseur du trait de coupe, de travailler sans correction de cotes et de considérer le négatif comme ayant les mêmes caractéristiques dimensionnelles que la pièce. Il devient alors possible de fabriquer des pièces particulièrement complexes par décomposition du volume et remontage. On sait également par ailleurs que les matériaux à découper ne sont pas isotropes. En effet, ils ne présentent pas une densité homogène et, par conséquent, un comportement constant à la fusion. Il en résulte que la faible tension mécanique du profilé, limitée par sa section, ne permet pas de garantir sa rectitude ni sa longévité en cas de vitesse trop élevée. En effet, la découpe s'effectue par déplacement relatif du bloc de matière à découper et du profilé. On constate toujours, du fait des forces de frottement s'exerçant sur le profilé pendant le déplacement du bloc et/ou du profilé, que le profilé prend de la flèche, c'est-à-dire se déforme, ce qui nuit à l'état de surface de la découpe réalisée. On constate en particulier l'apparition de vaguelettes à la surface de la matière tranchée. A l'inverse, une vitesse trop faible provoque une détérioration rapide de la surface du trait de coupe par épaississement de ce trait de coupe. Il en résulte que, dans le cas d'une vitesse trop élevée, la déformation du fil tend à modifier la coupe devant être réalisée tandis que, dans le cas d'une vitesse trop faible, le trait de coupe devient particulièrement important.

[0005] Ces observations d'absence de précision ont déjà été mentionnées dans la littérature. Toutefois, les raisons invoquées étaient toujours erronées. Ainsi, une telle installation, mise au point pour tenter de remédier aux inconvénients précités, est décrite dans le brevet US-A-4.601.224. Dans ce brevet, il est prévu une installation pour la découpe de matière thermofusible dans laquelle la température du profilé est asservie à la flèche du profilé. Dans ce dispositif, le principe de fonctionnement est le suivant. Lorsque les moyens de détection de la flèche détectent une flèche du fil constituant le profilé, ils génèrent une augmentation de la température du fil jusqu'à ce que la flèche détectée ait à nouveau une valeur acceptable. A l'inverse, lorsqu'ils ne détectent pas de flèche, ils diminuent la température du fil. Il en résulte les deux inconvénients suivants : l'augmentation de la température vers une limite supérieure et l'obligation pour garder une qualité du trait de coupe d'augmenter cette température "en aveugle" nuisent à la longévité du fil qui ne peut supporter très longtemps de telles variations importantes de température. En outre, l'obligation de travailler à des températures parfois élevées oblige à choisir des profilés de plus grande section. A l'inverse, le fait que l'absence de détection de flèche génère une diminution de la température peut engendrer une réduction de la température en deçà de la température nécessaire à la fusion du matériau, risquant de nuire à nouveau à l'état de surface de la coupe.

[0006] On connaît en outre un dispositif de découpe de pièces plus particulièrement destiné à une application médicale (NL-A-9.002.832). Ce dispositif est essentiellement constitué d'un fil tenu en partie haute à un point fixe et en partie basse par un traceur. La vitesse de déplacement du traceur et/ou la température du fil sont modifiées selon un programme d'ordinateur pour des angles aigus du profilé. Une telle installation nécessité un montage particulier du fil qui limite les possibilités de découpe des pièces.

[0007] Le but de la présente invention est donc de proposer un dispositif pour la découpe de pièces de forme quelconque dans un bloc de matière thermofusible, ce dispositif permettant d'obtenir une qualité de coupe optimale au moyen d'un profilé très fin dont la faible section permet d'offrir un état de surface de grande qualité et une finesse du trait de coupe tout en travaillant à une température qui peut être constante et qui peut être réglée à un seuil haut pré-étalonné.

[0008] Un autre but de la présente invention est de réaliser un dispositif de découpe permettant d'obtenir des pièces de forme complexe, directement de découpe, sans retouche d'ajustage et sans opération de rectification d'état de surface.

[0009] Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de découpe entièrement automatisable dans lequel la mission d'un opérateur est facilitée, aucun réglage n'étant nécessaire y compris dans le cas où on change de matériau à découper.

[0010] Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de découpe dans lequel le temps de découpe peut être réduit en maintenant la vitesse de déplacement relatif du bloc de matière et du profilé à la vitesse maximale correspondant à une vitesse à laquelle on ne constate ni déformation excessive du profilé ni épaississement du trait de coupe.

[0011] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif selon la revendication 1.

[0012] Grâce à cette disposition générale, le profilé peut être maintenu à chaque instant de manière entièrement automatique dans une position de découpe optimale correspondant à une valeur de déformation ou à une plage de valeurs de déformation préalablement choisies tout en générant ainsi une très bonne précision de découpe et un état de surface parfait de la pièce découpée.

[0013] Selon l'invention, les moyens d'asservissement incluent des moyens de détection en temps réel et en continu de la position d'au moins une portion du profilé, par exemple un point du profilé, pour produire des signaux représentatifs de la déformation du profilé, des moyens de traitement en temps réel et en continu desdits signaux pour générer en sortie au moins un signal de commande, des moyens de commande en déplacement du bloc de matière et/ou du profilé, ces moyens de commande étant sensibles audit signal de commande pour augmenter ou réduire la vitesse de déplacement relatif du bloc et du profilé.

[0014] Grâce à cette combinaison, le signal de commande peut être produit pour une valeur ou une plage de valeurs des signaux de déformation du profilé choisies par l'opérateur en fonction de la coupe à effectuer. Il devient ainsi possible de provoquer volontairement une flèche du profilé pour permettre la découpe d'un bloc, notamment au niveau d'une zone de rebroussement, ou bien encore de modifier l'accélération ou la décélération imprimées à la pièce et/ou au profilé en fonction de la valeur desdits signaux de déformation du profilé par rapport à la valeur de déformation de référence choisie. Une telle installation permet donc l'obtention d'une flèche paramétrable du profilé.

[0015] L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, en référence au dessin annexé dans lequel :

la figure 1 représente une vue en perspective schématique d'ensemble d'un dispositif pour la découpe de pièces de forme quelconque conforme à l'invention ;

les figures 2A et 2B représentent respectivement schématiquement en coupe transversale d'un capteur

et du profilé ainsi que les signaux représentatifs de la position du profilé produits par ledit capteur dans une première position du profilé et dans une seconde position du profilé ;

la figure 3 représente une vue schématique en coupe verticale d'un boîtier monté sur l'élément support représenté aux figures 1 et 4 et

la figure 4 représente une vue de face d'une autre architecture d'un dispositif pour la découpe de pièces conforme à l'invention.

[0016] Les dispositifs pour la découpe de pièces dans un bloc 11 de matière thermofusible de forme quelconque au moyen d'un profilé 4 résistif déformable présentent des architectures diverses et variées. Dans le cas où le profilé 4 résistif est un fil ou une lame, éventuellement prégalbé, celui-ci est relié, à chacune de ses extrémités ou au voisinage de ces dernières, à des organes 5, 6 assurant le maintien en tension dudit fil, ces organes 5, 6 de maintien en tension étant portés par au moins un élément support 3 constituant au moins l'un des éléments structurels du dispositif.

[0017] La configuration de l'élément support 3 est fonction du reste de la structure définie par la référence générale 1 dudit dispositif. Deux exemples de réalisation de l'élément support 3 sont fournis ci-après. Ainsi, dans l'exemple représenté à la figure 1, l'élément support 3 est une armature, de préférence en forme d'arc, cette armature étant couplée mécaniquement au bras 8 d'un robot manipulateur 9 au moyen d'une liaison articulée 19 comme le montre la figure 1. Ce robot 9 repose sur une structure 20 de type plateau en appui au sol. Cette structure supporte également un plateau 10, éventuellement rotatif, sur lequel est placé le bloc 11 de matière à découper, de forme quelconque. Ainsi, grâce à une telle architecture du dispositif, il est possible, au cours de la découpe, de déplacer relativement le profilé 4 et le bloc 11 de matière à découper. Les organes de commande du plateau rotatif 10 ou du bras 8 du robot 9 peuvent, de manière en soi connue, être constitués par des moteurs commandés en fonctionnement par un signal de commande approprié. L'utilisation d'un robot manipulateur 9 permet d'obtenir un grand nombre de mouvements de l'élément support 3. Ceci est notamment représenté à la figure 1 par les flèches indiquant les différentes possibilités de mouvement du robot manipulateur. Il en résulte une possibilité de découpe de pièces de forme quelconque. La vitesse de déplacement du profilé 4 ainsi obtenue par la combinaison de ces différents mouvements peut être régulée, comme cela sera décrit ci-après, du fait de la présence de moyens d'asservissement de la vitesse de déplacement du profilé 4 à la position d'au moins une portion du profilé 4. Il en est de même de la vitesse de rotation du plateau rotatif 10 support du bloc 11 de matière à découper pour obtenir une ou plusieurs pièces de forme quelconque.

[0018] Dans une autre configuration, conforme à celle représentée à la figure 4, l'élément support 3 est formé de deux rails verticaux parallèles constitutifs du bâti du dispositif et le long desquels se déplacent les organes 5, 6 (figure 3) de maintien en tension du profilé. Ces organes de maintien en tension 5, 6 peuvent être logés à l'intérieur d'un boîtier 2 représenté à la figure 3 et qui sera décrit ci-après, ce boîtier 2 se déplaçant à coulissement le long des rails constitutifs de l'élément support 3. Dans ce cas, les boîtiers 2, disposés de part et d'autre des extrémités du profilé 4, se déplacent ensemble le long des rails verticaux. Le déplacement du profilé 4 le long de ces deux rails verticaux assure la découpe en Y. Ces rails verticaux sont eux-mêmes mobiles le long d'un ou plusieurs rails horizontaux. Le déplacement de ces rails le long des rails horizontaux assure la coupe en X du bloc 11 de matière. Généralement, ces déplacements sont assurés par des moteurs pas à pas dont la commande en fonctionnement sera décrite ci-après. Le bloc 11 est quant à lui disposé sur un plateau 10, rotatif ou non, porté par une table.et disposé entre les rails verticaux portant les organes 5, 6 de maintien en tension du profilé 4.

[0019] Dans les deux architectures de dispositif précitées, les organes 5, 6 de maintien en tension du profilé 4 sont, par exemple, constitués de deux vérins 5 disposés à chacune des extrémités du profilé 4, ces vérins 5 étant logés dans des paliers guides 7 disposés soit à l'intérieur d'un boîtier 2 monté amovible sur ledit élément support 3, tel que représenté à la figure 3, soit directement dans ledit élément support 3, par exemple aux extrémités des branches de l'arc, dans le cas d'un élément support 3 constitué par une armature en forme d'arc du type de celle représentée à la figure 1. Ces vérins 5 peuvent être montés soit respectivement à déplacement libre en translation et à position stationnaire réglable en translation à l'intérieur desdits paliers guides 7, soit respectivement à déplacement libre en translation et à position stationnaire unique à l'intérieur desdits paliers guides 7. Ainsi, dans le cas représenté à la figure 3, le vérin 5 est un vérin à déplacement libre en translation encore appelé vérin à déplacement automatique. Ce vérin 5 coopère avec un organe de rappel 6 exerçant une tension permanente continue réglable, de manière telle que l'élongation du fil de coupe formant profilé 4 est compensée par les déplacements continus dudit vérin 5 à déplacement automatique entre deux positions extrêmes. Dans l'exemple représenté à la figure 3, il est en outre disposé, au voisinage de l'extrémité du vérin 5 recevant le fil de coupe 4, au moins une poulie 13, de préférence deux poulies 13, 14, faisant office de galets tendeurs. Ces poulies 13, 14 remplissent plusieurs fonctions. Elles permettent d'une part d'assurer, dans une zone située au voisinage de la zone de détection Z1 de la position du fil de coupe 4 qui sera décrite ci-après, une position horizontale du fil 4 indépendamment de la position des organes 5, 6 de maintien en tension du fil. En outre, ces poulies 13, 14 sont conformées pour reconnaître le diamètre du fil de telle sorte que, dès qu'un changement de fil intervient, cette information est transmise à des moyens de traitement 18 qui seront décrits ci-après de manière à prendre en compte la nouvelle configuration du fil, en particulier lors du choix de la ou des valeurs de déformation du fil correspondant à une découpe optimale. Ces poulies peuvent en outre permettre l'amenée d'un courant servant au chauffage du fil. Grâce à la présence de ces poulies, il est ainsi possible de ne plus maintenir dans l'axe du fil les organes 5, 6 de maintien en tension du fil 4, ce qui permet de refroidir plus aisément ce fil. Les moyens de refroidissement 12 sont dans ce cas constitués par une turbine disposée sensiblement dans l'axe du fil à l'intérieur dudit boîtier 2 comme représenté à la figure 3. A l'autre extrémité du fil (non représentée à la figure 3), il peut être par exemple disposé un vérin mécanique à positions stationnaires réglables. Ce vérin est dans ce cas constitué d'un axe fileté porté par un palier thermiquement isolant et non conducteur ménagé par exemple dans un boîtier analogue à celui représenté à la figure 3, cet axe comportant au voisinage de ses extrémités un épaulement et éventuellement une butée de fin de course ainsi qu'un écrou de réglage de la position axiale. Bien évidemment, d'autres modes de réalisation desdits organes de maintien en tension du profilé peuvent être envisagés. Grâce à ces organes de maintien en tension du profilé, on accompagne la déformation du profilé qui se produit au cours de la découpe de la pièce à réaliser. Cette déformation du profilé se traduit par un fléchissement du profilé lors du contact pièce/profilé, ce fléchissement générant un allongement du profilé au cours de la coupe. On assure ainsi, grâce à ces organes de maintien en tension, une tension quasi-constante du profilé.

[0020] Le profilé 4 est généralement constitué d'un fil ou d'une lame, éventuellement pré-galbés, déformables. Généralement, les fils utilisés sont des fils métalliques, en inox ou en alliage nickel/chrome avec une section très faible, de préférence comprise entre 40 et 200 microns. La nature et les dimensions du fil sont choisies en fonction de la température de chauffage et de la matière à découper. Le fil est chauffé par des moyens de chauffage appropriés. Généralement, ce fil est chauffé par le passage d'un courant fourni par un gradateur, ce gradateur délivrant par exemple une tension de 220 Volts sous 50 Hertz. Comme représenté à la figure 3, ces moyens de chauffage peuvent également être intégrés dans un boîtier 2 monté de manière amovible sur ledit élément support 3 de la structure de l'installation. La température de chauffage du fil, fonction de la température de fusion de la matière à découper, est généralement comprise dans la plage [200 - 600°C]. Cette température peut être maintenue constante du fait de la présence dans l'installation de moyens d'asservissement de la vitesse de déplacement relatif du profilé et du bloc 11 de matière à découper à la position instantanée d'au moins une portion du profilé.

[0021] Comme il a déjà été précisé ci-dessus, lors de la découpe d'un bloc 11 de matière thermofusible de forme quelconque, bloc 11 et profilé 4 sont animés d'un déplacement relatif, c'est-à-dire que le bloc 11 et/ou le profilé 4 sont déplacés. Au cours de ce déplacement, le profilé 4 est engagé dans le bloc 11 de matière et génère, du fait de sa température, une fusion du matériau constitutif du bloc 11. Cet engagement génère en outre, du fait de la résistance opposée par le bloc Il au profilé, une déformation du profilé se traduisant généralement par un fléchissement du profilé. Ce fléchissement génère les inconvénients préalablement cités. Pour éliminer ce fléchissement, il convient de réduire la vitesse de déplacement relatif du bloc 11 et du profilé 4. Pour atteindre ce but, les moyens d'asservissement incluent des moyens de détection en temps réel et en continu de la position d'une portion du profilé 4 pour produire des signaux représentatifs de la déformation du profilé 4, des moyens de traitement en temps réel et en continu desdits signaux pour générer en sortie au moins un signal de commande, des moyens de commande en déplacement du bloc 11 de matière et/ou du profilé, ces moyens de commande étant sensibles audit signal de commande pour augmenter ou réduire la vitesse de déplacement relatif du bloc 11 et du profilé 4.

[0022] Les moyens de détection peuvent affecter un grand nombre de formes. Le moyen de détection le plus simple peut être constitué par un capteur tout ou rien, tel qu'un oeillet électriquement conducteur formant contacteur, disposé autour du profilé, de préférence à une extrémité de ce dernier. Lors d'une déformation, par exemple par fléchissement du fil de coupe 4, au cours de la découpe, l'oeillet contacteur vient en contact avec un élément conducteur également circulaire incorporé au bâti de ladite installation générant ainsi un signal apte à être traité pour générer un signal de commande approprié auquel les moyens de commande en déplacement du bloc 11 et/ou du profilé 4 décrits ci-dessus sont sensibles. Toutefois, ce type de moyen de détection, bien qu'applicable dans la présente invention, manque de précision. En particulier, il ne permet pas de déterminer une borne inférieure qui correspondrait à une quasi-absence de déformation du fil. Or, cette absence de déformation du fil peut également générer des inconvénients. Il est donc préféré un capteur dont les signaux générés permettent de mesurer avec une précision généralement supérieure au dixième de millimètre la déformation du profilé par rapport à sa déformation initiale dite de repos. Avec un tel capteur, il est possible de compenser en temps réel la déformation du fil, encore appelée flèche du fil, par modification de la vitesse de déplacement relatif du bloc 11 et du profilé 4 et donc d'envisager l'automatisation de la découpe.

[0023] Une solution préférée consiste donc à utiliser des moyens de détection en temps réel et en continu de la position d'au moins une portion du profilé 4 qui sont constitués d'un ensemble émetteur-récepteur. L'émetteur est constitué au moins par le profilé 4 parcouru par une onde électromagnétique tandis que le récepteur est constitué par au moins un capteur 15, disposé au voisinage dudit profilé, l'amplitude du ou des signaux fournis par ledit récepteur étant proportionnelle à la distance émetteur-récepteur. Dans un tel cas, la sortie du capteur 15 varie linéairement au déplacement du profilé 4. Un exemple d'un tel capteur est représenté aux figures 2A et 2B. Dans la figure 2A, le capteur est formé d'au moins quatre plaques 16A, 16B, 16C, 16D conductrices opposées deux à deux et disposées autour dudit profilé 4, de préférence au moins à l'une des extrémités de ce dernier dans la zone de détection Z1 précitée. Ces plaques conductrices 16A, 16B, 16C, 16D, telles que des plaques de cuivre, transmettent des signaux par l'intermédiaire d'un fil, de préférence blindé, à une carte électronique 17 qui, elle-même, après amplification et filtration, transmet un signal à des moyens de traitement 18 appropriés, signal correspondant linéairement à la déviation du profilé. Ces moyens de traitement des signaux peuvent être installés par exemple sur un micro-ordinateur, tel que représenté à la figure 1, pilotant la machine ou sur l'armoire de commande du robot. Ces moyens de traitement 18 génèrent à leur tour un signal de commande auxquels les moyens de commande en déplacement du bloc 11 ou du profilé 4 sont sensibles.

[0024] La conception des moyens de détection repose sur la loi de variation de la puissance d'une onde électromagnétique se propageant dans le vide qui varie en 1/R², R étant la distance émetteur/récepteur. Ainsi, le profilé, formant émetteur ou plus particulièrement antenne émettrice, est relié à une électronique qui fournit une onde porteuse, telle qu'un signal sinusoïdal de fréquence 100 khz, sur ledit fil. Le profilé, ainsi parcouru par cette onde électromagnétique, de préférence sinusoïdale, permet d'induire, grâce au champ magnétique concentrique produit, dans le capteur 15, des signaux dont les valeurs sont directement proportionnelles à la distance profilé 4-plaque 16A ou 16B ou 16C ou 16D. Un tel exemple est représenté aux figures 2A et 2B. Dans la figure 2A, il est représenté des signaux obtenus à partir de quatre plaques lorsque le profilé 4 est en position de repos, c'est-à-dire une position dans laquelle le fil est par exemple disposé sensiblement au centre des quatre plaques. Dans la figure 2B, au contraire, la réalisation d'une découpe a généré une déformation du fil se traduisant par un déplacement d'une portion du profilé dans le sens d'un rapprochement du fil de deux plaques. Il en résulte une variation des signaux représentatifs de la déformation du profilé produits par chacune des plaques comme le montrent les schémas de signaux associés. Les valeurs de la position du profilé 4 fournies par les deux paires de plaques correspondant à deux tensions, représentées par exemple en x et y à la figure 2A et en x' et y' à la figure 2B, sont traitées par calcul pour déterminer par extrapolation la flèche du fil, c'est-à-dire sa déformation. Cette flèche peut être obtenue notamment à partir de la valeur Z qui est égale à

. Cette valeur Z permet de déterminer par extrapolation la valeur F de la flèche du fil correspondant à la déformation de ce dernier. Si cette valeur de la flèche est comprise dans une plage de valeurs F1, F2 de flèche préalablement choisies par l'utilisateur et correspondant à la découpe choisie, aucun signal de commande n'est produit. Si, au contraire, la valeur F de la flèche est inférieure à la valeur F1 de flèche minimale prédéterminée ou supérieure à la valeur F2 de flèche maximale prédéterminée, les moyens de traitement 18 desdits signaux génèrent un signal de commande induisant au niveau des moyens de commande, tels que moteur pas à pas ou autres décrits ci-dessus, une augmentation ou une réduction de la vitesse de déplacement relatif du bloc 11 de matière et du profilé 4, par exemple, dans le second cas, par réduction de la vitesse de déplacement de l'élément support 3. En résumé, le signal de commande, produit par lesdits moyens de traitement 18, est émis lorsque la valeur mesurée et/ou calculée des signaux représentatifs de la déformation du profilé 4 est située en dehors d'une plage de valeurs prédéterminée.

[0025] Le calcul de la réduction et/ou de l'augmentation de la vitesse peut être effectué de différentes manières. Ce calcul est fonction de la complexité du reste de l'installation. Ainsi, par exemple, dans le cas d'une machine comportant un robot manipulateur, les moyens de régulation de la vitesse devront tenir compte des autres caractéristiques dudit robot. Pour calculer la vitesse appropriée, ces moyens utilisent préférentiellement des méthodes bien connues en automatisme, telles que la correction à action proportionnelle intégrale et dérivée (PID) ou des méthodes plus simples mais toutefois efficaces telles que celle décrite ci-après.

[0026] Lorsque la valeur F de la flèche du profilé est située en dehors de la plage de valeurs F1, F2 précitées, les moyens de traitement calculent une variable Δ qui est égale à : Δ = 1 + V/K, V correspondant à la vitesse instantanée de déplacement relatif du bloc 11 et du profilé 4 au moment où la position du profilé 4 est détectée et K étant une constante déterminée de manière empirique et comprise entre 20 et 80. Ce Δ est ajouté à la vitesse instantanée V pour obtenir une vitesse V1. La valeur V1 constitue alors la nouvelle vitesse de déplacement relatif du bloc 11 et du profilé 4. Un signal dé commande est donc adressé aux moyens de commande en déplacement du bloc 11 et/ou du profilé 4 pour procéder à la modification de la vitesse. La vitesse peut ainsi être modifiée périodiquement à chaque nouveau cycle de la boucle d'asservissement. Cette périodicité est de l'ordre de 200 millisecondes. On constate que, dans un tel système de détection, la portion du profilé 4, dont la position est détectée, est réduite à un point.

[0027] Le capteur 15 représenté de manière schématique aux figures 2A et 2B est représenté logé à l'intérieur du boîtier 2 dans la figure 3. Le boîtier 2 amovible intègre donc, dans ce cas, à la fois les moyens de chauffage du profilé, les moyens de refroidissement 12 du profilé, les organes 5 et 6 de maintien en tension du profilé ainsi qu'une partie des moyens d'asservissement de la vitesse de déplacement relatif du profilé et du bloc de matière à découper à la position instantanée d'au moins une portion du profilé, en particulier le capteur 15 et la carte électronique 17. La maintenance devient ainsi particulièrement aisée. Il suffit, en cas de problème, d'enlever ledit boîtier 2 de l'élément support 3 et de le remplacer par un nouveau boîtier. La machine n'est ainsi pas immobilisée au cours de la réparation desdits éléments.

[0028] Il est à noter que, généralement, le débit d'air nécessaire au refroidissement du profilé est compris entre 110 et 180 litres/minutes. La tension initiale du fil est généralement choisie entre 300 et 700 g. Les bornes minimale et maximale de déformation autorisée du fil peuvent être fixées à titre d'exemple à respectivement 0,3 mm de déviation à 30 cm du centre du capteur pour la borne inférieure et 0,5 mm de déviation à 30 cm du centre du capteur pour la borne supérieure. Bien évidemment, ces bornes peuvent être modifiées, éventuellement par reprogrammation, à chaque nouvelle découpe. Il est ainsi possible de découper des pièces avec une flèche admissible du profilé très importante, en particulier quand il est nécessaire de découper des zones de rebroussement.

Revendications

1. Dispositif pour la découpe de pièces de forme quelconque dans un bloc (11) de matière thermofusible de forme quelconque au moyen d'un profilé (4) résistif déformable, tel qu'un fil, chauffé électriquement, et maintenu en tension dans une position initiale appropriée, ce dispositif, dans lequel bloc de matière (11) et profilé (4) sont animés d'un déplacement relatif au cours duquel le bloc (11) oppose au profilé (4) une résistance tendant à modifier la déformation du profilé (4) par rapport à sa déformation initiale, comportant des moyens d'asservissement de la vitesse de déplacement relatif du profilé (4) et du bloc (11) de matière à découper,
caractérisé en ce que les moyens d'asservissement, qui asservissent la vitesse de déplacement relative du profilé (4) et du bloc (11) de matière à découper à la position instantanée d'au moins une portion du profilé (4) pour donner à chaque instant au profilé (4) une déformation optimale correspondant à la position de découpe préalablement choisie, incluent des moyens de détection en temps réel et en continu de la position d'au moins une portion du profilé (4), par exemple un point du profilé, pour produire des signaux représentatifs de la déformation du profilé (4), des moyens de traitement (18) en temps réel et en continu desdits signaux pour générer en sortie au moins un signal de commande, des moyens de commande en déplacement du bloc (11) de matière et/ou du profilé (4), ces moyens de commande étant sensibles audit signal de commande pour augmenter ou réduire la vitesse de déplacement relatif du bloc (11) et du profilé (4).

2. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le signal de commande produit par lesdits moyens de traitement (18) est émis lorsque la valeur mesurée et/ou calculée des signaux représentatifs de la déformation du profilé (4) est située en dehors d'une plage de valeurs prédéterminée.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2,
caractérisé en ce que les moyens de détection en temps réel et en continu de la position d'au moins une portion du profilé (4) sont constitués d'un ensemble émetteur-récepteur, l'émetteur étant constitué au moins par le profilé (4) parcouru par une onde électromagnétique, tandis que le récepteur est constitué par au moins un capteur (15) disposé au voisinage dudit profilé (4), l'amplitude du ou des signaux fournis par ledit récepteur étant proportionnelle à la distance émetteur (4)-récepteur (15).

4. Dispositif selon la revendication 3,
caractérisé en ce que le capteur (15) est formé d'au moins quatre plaques conductrices (16A, 16B, 16C, 16D) opposées deux à deux et disposées autour dudit profilé (4), de préférence au moins à l'une des extrémités de ce dernier.

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que le profilé (4) est un fil de coupe relié à chacune de ses extrémités, ou au voisinage de ces dernières, à des organes (5, 6) assurant le maintien en tension dudit fil, ces organes (5, 6) de maintien en tension étant portés par au moins un élément support (3) constituant au moins l'un des éléments structurels du dispositif.

6. Dispositif selon la revendication 5,
caractérisé en ce que l'élément support (3) est une armature, de préférence en forme d'arc, cette armature étant couplée mécaniquement au bras (8) d'un robot manipulateur (9) au moyen d'une liaison articulée (19).

7. Dispositif selon la revendication 5,
caractérisé en ce que l'élément support (3) est formé de deux rails verticaux constitutifs du bâti du dispositif et le long desquels se déplacent lesdits organes (5, 6) de maintien en tension du profilé.

8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7,
caractérisé en ce que les organes (5, 6) de maintien en tension du profilé (4) sont incorporés à l'intérieur d'un boîtier (2) renfermant en outre au moins une partie des moyens d'asservissement de la vitesse de déplacement relatif du profilé (4) et du bloc (11) de matière à découper à la position instantanée d'au moins une portion du profilé, des moyens de refroidissement (12) dudit profilé (4), des moyens de chauffage dudit profilé, ledit boîtier (2) étant monté amovible sur ledit élément support (3).

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Ausschneiden von Teilen beliebiger Form aus einem Block (11) aus wärmeschmelzbarem Material beliebiger Form mittels eines resistiven, elastischen Profilstahls (4), beispielsweise eines Drahtes, der elektrisch beheizt ist und in einer geeigneten Ausgangsposition unter Zugspannung gehalten wird, wobei diese Vorrichtung, bei der Materialblock (11) und Profilstahl (4) zu einer Relativbewegung angeregt werden, in deren Verlauf der Block (11) dem Profilstahl (4) einen Widerstand entgegensetzt, der die Tendenz hat, die Verformung des Profilstahls (4) in Bezug auf seine Ausgangsverformung zu verändern, Mittel zum Regeln der Geschwindigkeit der Relativbewegung des Profilstahls (4) und des auszuschneidenden Materialblocks (11) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsmittel, die die Relativgeschwindigkeit des Profilstahls (4) und des auszuschneidenden Materialblocks (11) an der Momentanposition wenigstens eines Abschnittes des Profilstahls (4) regeln, um dem Profilstahl (4) zu jedem Zeitpunkt eine optimale Verformung zu verleihen, die der im vorhinein gewählten Ausschneideposition entspricht, Mittel zum fortlaufenden Erfassen in Echtzeit der Position wenigstens eines Abschnittes des Profilstahls (4), zum Beispiel eines Punktes des Profilstahls, um Signale zu erzeugen, welche die Verformung des Profilstahls (4) darstellen, Mittel (18) zum fortlaufenden Verarbeiten in Echtzeit der Signale, um am Ausgang wenigstens ein Steuersignal zu erzeugen, und Mittel zum Steuern der Verschiebung des Materialblocks (11) und/oder des Profilstahls (4) enthalten, wobei diese Steuermittel für das Steuersignal empfindlich sind, um die Geschwindigkeit der Relativbewegung des Blocks (11) und des Profilstahls (4) zu erhöhen oder zu verringern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von den Verarbeitungsmitteln (18) erzeugte Steuersignal ausgesendet wird, wenn der gemessene und/oder berechnete Wert der Signale, welche die Verformung des Profilstahls (4) darstellen, außerhalb eines vorgegebenen Wertebereiches liegt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum fortlaufenden Erfassen in Echtzeit der Position wenigstens eines Abschnittes des Profilstahls (4) durch eine Sender-Empfänger-Baugruppe gebildet sind, wobei der Sender durch wenigstens den Profilstahl (4) gebildet ist, der von einer elektromagnetischen Welle durchflossen ist, während der Empfänger durch wenigstens einen Sensor (15) gebildet ist, der in der Nähe des Profilstahls (4) angeordnet ist, wobei die Amplitude des oder der Signale, die von dem Empfänger geliefert werden, proportional zum Abstand Sender (4) - Empfänger (15) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (15) aus wenigstens vier leitfähigen Platten (16A, 16B, 16C, 16D) gebildet ist, die sich paarweise gegenüberliegen und um den Profilstahl (4) herum angeordnet sind, vorzugsweise wenigstens an einem der Enden dieses letzteren.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilstahl (4) ein Schneidedraht ist, der an jedem seiner Enden oder in der Nähe dieser letzteren mit Mitteln (5, 6) verbunden ist, die gewährleisten, dass der Draht unter Zugspannung gehalten wird, wobei diese Zugspannungs-Halte-Mittel (5, 6) von wenigstens einem Halteelement (3) getragen sind, das wenigstens eines der Struktur-Elemente der Vorrichtung darstellt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (3) ein Beschlag, vorzugsweise in Form eines Bogens, ist, wobei dieser Beschlag mechanisch an den Arm (8) eines Roboter-Manipulators (9) mittels einer Gelenkverbindung (19) gekuppelt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (3) aus zwei senkrechten Schienen gebildet ist, die den Rahmen der Vorrichtung bilden und entlang derer sich die Zugspannungs-Halte-Mittel (5, 6) des Profilstahls verlagern.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugspannungs-Halte-Mittel (5, 6) des Profilstahls (4) im Inneren eines Gehäuses (2) eingebaut sind, das zudem wenigstens einen Teil der Regelungsmittel der Geschwindigkeit der Relativbewegung des Profilstahls (4) und des auszuschneidenden Materialblocks (11) an der Momentanposition wenigstens eines Abschnittes des Profilstahls, Mittel (12) zum Kühlen des Profilstahls (4) und Mittel zum Heizen des Profilstahls (4) einschließt, wobei das Gehäuse (2) lösbar an dem Halteelement (3) befestigt ist.

Claims

1. Apparatus for cutting-out pieces of any shape from a block of heat-fusible material (11) of any shape by means of a deformable resistive profile (4), such as a wire, which is electrically heated and kept tensioned in an appropriate initial position, this apparatus, in which the block of material (11) and the profile (4) are actuated by a relative displacement, during the course of which the block (11) sets up a resistance to the profile (4), thereby tending to modify the deformation of the profile (4) relative to its initial deformation, said apparatus comprising means for controlling the speed of relative displacement of the profile (4) and of the block of material to be cut (11), characterised in that the control means, which control the relative speed of displacement of the profile (4) and of the block of material to be cut (11) at the instantaneous position of at least one portion of the profile (4) in order to give the profile (4), at each moment, optimum deformation corresponding to the previously selected cutting-out position, include means for detecting, in real time and continuously, the position of at least one portion of the profile (4), for example a point of the profile, in order to produce signals representative of the deformation of the profile (4), processing means (18) for processing said signals in real time and continuously in order to generate at the output at least one control signal, and control means for displacing the block of material (11) and/or the profile (4), these control means being sensitive to said control signal in order to increase or reduce the speed of relative displacement of the block (11) and of the profile (4).

2. Apparatus according to claim 1, characterised in that the control signal, produced by said processing means (18), is issued when the measured and/or calculated value of the signals representative of the deformation of the profile (4) is situated outside a predetermined range of values.

3. Apparatus according to one of claims 1 and 2, characterised in that the means for detecting, in real time and continuously, the position of at least one portion of the profile (4) are made up of a transmitter-and-receiver assembly, the transmitter being formed at least by the profile (4) traversed by an electromagnetic wave, while the receiver is made up by at least one sensor (15) disposed in the vicinity of said profile (4), the amplitude of the signal or signals provided by said receiver being proportional to the distance between the transmitter (4) and the receiver (15).

4. Apparatus according to claim 3, characterised in that the sensor (15) is formed from at least four conductor plates (16A, 16B, 16C, 16D), two being opposite two and being disposed around said profile (4), preferably at least at one of the ends thereof.

5. Apparatus according to one of claims 1 to 4, characterised in that the profile (4) is a cutting wire connected at each of its ends, or in the vicinity of said ends, to members (5, 6) which ensure that said wire is kept tensioned, these tension-maintaining members (5, 6) being carried by at least one support element (3) forming at least one of the structural elements of the apparatus.

6. Apparatus according to claim 5, characterised in that the support element (3) is a framework, preferably of arcuate shape, this framework being mechanically connected to the arm (8) of a manipulating robot (9) by means of an articulated connection (19).

7. Apparatus according to claim 5, characterised in that the support element (3) is formed from two constituent vertical rails of the structure of the apparatus, and along which rails said members (5, 6) for keeping the profile tensioned are displaced.

8. Apparatus according to one of claims 5 to 7, characterised in that the members (5, 6) for keeping the profile (4) tensioned are incorporated inside a casing (2), which also encloses at least one part of the means for controlling the speed of relative displacement of the profile (4) and of the block of material to be cut (11) at the instantaneous position of at least one portion of the profile, means (12) for cooling said profile (4) and means for heating said profile, said casing (2) being detachably mounted on said support element (3).

Dessins