Centre de tranchage

Abstract

 Le centre de tranchage comprend réunis dans une même unité des premiers moyens (23) pour réaliser les opérations (24) nécessaires à la production de tranches conditionnées en cassettes ou emballées selon besoin à partir de pièces à trancher. Ces opérations (24) sont gérées et liées entre elles par des seconds moyens (25) de façon à former des sous-groupes (26) consistant en une unité de positionnement, une unité de tranchage, une unité de conditionnement et une unité de traitement final. Ces sous-groupes (26) sont eux-mêmes reliés par des troisièmes moyens (27) comportant des dispositifs de stockage et des organes de manipulation et de transport, pour former ainsi une chaîne de transfert dans laquelle tous les éléments sont compatibles et interconnectés.

Description

[0001] La présente invention concerne un centre de tranchage destiné à produire des tranches à partir de pièces à trancher.

[0002] La fabrication de tranches à partir de lingots se fait généralement selon une série d'étapes successives groupant de manière erratique un certain nombre de machines ou de dispositifs plus ou moins bien assortis, généralement fabriqués pour réaliser une fonction bien précise, mais sans interface pensé avec les opérations précédentes ou subséquentes. L'intégration étant généralement réalisée par l'utilisateur avec plus ou moins de difficultés ou de réussite et avec plus ou moins d'automatisation.

[0003] Lors de la découpe en tranches fines de matériaux sous formes de lingots un certain nombre d'opérations doivent être réalisées et les tranches obtenues doivent être mises dans un conditionnement qui permette de les traiter ensuite sans restriction selon les besoins de l'utilisateur. La difficulté de l'intégration des opérations dépend des méthodes utilisées pour la découpe en tranches.

[0004] A partir de l'obtention de la pièce à trancher, généralement sous forme de lingot, les opérations suivantes doivent être réalisées. Les lingots sont fixés sur un support dans une position qui doit être bien précise, s'il s'agit d'un monocristal où l'orientation de la structure cristalline a un rôle à jouer. Dans ce cas, une détermination de l'orientation doit être faite par rayons X par exemple et une mise en position est nécessaire. Une fois la pièce à trancher positionnée et fixée sur son support, celui-ci est monté sur le dispositif de tranchage qui peut être une scie à lame diamantée ou une scie à fil ou tout autre moyen permettant de trancher le matériau soit en paquet, soit pièce par pièce. Suivra alors une opération de nettoyage grossier et une mise en conditionnement des tranches obtenues. Ce conditionnement se fait généralement dans un emballage qui maintient chaque tranche séparée de la suivante pour éviter tout contact entre elles qui pourrait provoquer un écaillage. Ce type d'emballage est appelé cassette et est utilisé pour le transport des tranches pour les opérations subséquentes.

[0005] Chacune des opérations ci-dessus nécessite des premiers moyens pour être réalisées.

[0006] Toutes les opérations comprises entre le lingot et les tranches conditionnées se font actuellement de manière indépendante avec les premiers moyens et avec une forte participation manuelle, donc de main d'oeuvre, d'où un coût économique élevé.

[0007] Le but de la présente invention consiste à remédier à ces inconvénients et elle est caractérisée, à cet effet, par le fait que le centre de tranchage comprend réunis dans un même ensemble des premiers moyens pour réaliser les opérations nécessaires à la production des tranches conditionnées pour un usage ultérieur à partir de pièces à trancher et par le fait que ces opérations sont gérées et liées entre elles par des seconds moyens de façon à former des sous-groupes et par le fait que ces sous-groupes sont eux-même liés ensemble par des troisièmes moyens formant ainsi une chaîne de transfert dans laquelle toutes le opérations et tous les moyens sont compatibles et interconnectés pour former le centre de tranchage.

[0008] Grâce à ces caractéristiques des tranches peuvent être produites de façon automatisée avec un très grand rendement, avec une fiabilité et une sécurité accrues, avec une qualité uniforme et excellente et à un prix de revient plus faible.

[0009] L'intégration en sous groupes par des seconds moyens puis l'intégration complète, par des troisièmes moyens, des opérations individuelles de protection constituées des premiers moyens peut être réalisée de manière à rendre l'ensemble quasi automatique, donc de remplacer une série d'étapes bien séparées, difficiles à coordonner pour l'utilisateur, par une seule opération qui consiste à remettre des pièces à trancher ou des lingots et de recevoir en retour des tranches conditionnées dans un emballage préchoisi. Il s'agit donc de fournir à l'utilisateur un centre de tranchage automatique ou semi-automatique selon un concept global de fabrication de tranches.

[0010] La mise en oeuvre du concept global remédie aux inconvénients d'étapes multiples nécessaires actuellement pour la fabrication de tranches à partir du lingot jusqu'à la tranche conditionnée en fournissant un concept global intégrant la totalité des opérations nécessaires donc des premiers moyens. L'utilisateur n'ayant alors plus à se soucier de rendre chaque opération compatible avec la suivante, ceci étant réalisé par les deuxièmes et/ou troisièmes moyens.

[0011] Pour répondre au principe de concept global, on peut grouper un certain nombre d'opérations, donc de premiers moyens, en sous-groupes qui réalise chacun pour eux, par l'intermédiaire des seconds moyens, une partie de la chaîne, puis de les connecter les uns aux autres par des troisièmes moyens afin de donner à l'ensemble le caractère de chaîne de transfert et de satisfaire ainsi au principe de concept global d'un centre de tranchage.

[0012] Les sous-groupes peuvent être sériés de la façon suivante :

1) unité de fixation de la pièce à trancher ou du lingot et orientation en position si nécessaire,

2) unité de tranchage constituée de un ou plusieurs dispositifs de tranchage,

3) unité de conditionnement constituée de un ou plusieurs dispositifs de conditionnement,

4) opérations subséquentes selon choix de l'utilisateur.

[0013] La fixation du lingot ou de la pièce à trancher, ainsi que son orientation spatiale avec contrôle éventuel du cristal par rayons-X ou par une méthode optique, peut être réalisée par des seconds moyens sous forme d'un robot géré par ordinateur et coordonnant les opérations d'orientation et de fixation en position, ainsi que le repérage des lingots. Les premiers moyens étant dans ce cas constitués entre autres par les stations de fixation, la station de mesure R-X, éventuellement une station de nettoyage, la liste n'étant pas exhaustive.

[0014] La mise en place dans l'unité de tranchage des pièces à trancher peut également être réalisée par des deuxièmes moyens sous la forme d'un robot manipulateur toujours contrôlé par ordinateur et gardant toujours la trace de la pièce à trancher. Une fois tranchée, la pièce à trancher peut être reprise par le même robot manipulateur pour être transférée dans l'unité de conditionnement. Cette opération n'est en général nécessaire que lors du tranchage en paquet par une scie à fil ou multilames par exemple. Dans le cas d'un tranchage pièce à pièce, les tranches seront reprises directement les unes après les autres depuis l'unité de tranchage pour être conditionnées dans l'unité de conditionnement. Les premiers moyens de l'unité de tranchage peuvent être constitués par un ensemble de un ou plusieurs dispositifs de tranchage à abrasif libre ou fixe, telles que scies à fil, scies à lames diamantées ou multilames.

[0015] L'unité de conditionnement recevra les tranches soit sous forme de pièces sciées en tranches, mais toujours attachées entre elles généralement par un talon collé, ou soit sous forme de tranches séparées mais ayant également un talon adhérent. L'unité de conditionnement devra donc distribuer les tranches dans des conteneurs appelés cassettes et maintenant celles-ci séparées les unes aux autres. L'unité de conditionnement peut avoir également un rôle de nettoyage des tranches ou d'enlèvement du talon, mais peut également insérer d'autres opérations telles que le chanfreinage ou le marquage ou encore des opérations de contrôle et de rebut qui chacune représente un des premiers moyens, les deuxièmes moyens pouvant être par exemple constitués des bandes transporteuses liant les divers premiers moyens entre eux.

[0016] Une fois sorti de l'unité de conditionnement, le rattachement à d'autres opérations n'est plus qu'une question de choix de l'utilisateur puisque ces opérations sont en général bien connues et font pratiquement toutes appel à des tranches mises en conditionnement sous forme de cassettes.

[0017] Pour lier les différents sous-groupes et en faire une unité, il est possible, mais pas toujours absolument nécessaire, de créer des stockages intermédiaires qui constituent en parties les troisièmes moyens. Ainsi les stockages intermédiaires suivants peuvent être envisagées:

1) stockage d'entrée qui reçoit les lingots prêts pour être tranchés,

2) premier stockage intermédiaire après montage et orientation éventuelle et avant tranchage,

3) deuxième stockage intermédiaire après l'unité de tranchage et avant l'unité de conditionnement,

4) stockage de sortie après l'unité de conditionnement et avant les opérations subséquentes définies par l'utilisateur.

[0018] Le passage entre les différents sous-groupes constitués des premiers et seconds moyens aux travers des stockages intermédiaires peut être réalisé par une robotique indépendante et séparée des seconds moyens. Cette robotique indépendante constitue alors avec les stockages intermédiaires les troisièmes moyens. Toutefois et dans bien des cas, les seconds moyens sont suffisants pour assurer le transfert et les opérations et fonctions des troisièmes moyens peuvent alors être exécutées entièrement ou seulement partiellement par les deuxièmes moyens ou intégrés à ceux-ci.

[0019] Ainsi, l'invention permet à l'unité de tranchage de par le concept global de tranchage de devenir un centre de tranchage et d'éviter ainsi les multiples étapes qui nécessite une main d'oeuvre importante et les difficultés de garder la trace de chaque pièce à trancher. Le centre de tranchage est donc constitué de premiers moyens pour réaliser les opérations nécessaires, de seconds moyens permettant de gérer une suite d'opérations entre elles et constituant ainsi un sous-groupe d'opérations, et troisièmes moyens liant les sous-groupes entre eux pour réaliser une chaîne unique de transfert appelé centre de tranchage.

[0020] D'autres avantages ressortent des caractéristiques exprimées dans les revendications dépendantes et de la description exposant ci-après l'invention plus en détail à l'aide de dessins qui représentent schématiquement et à titre d'exemple des modes d'exécution.

[0021] La figure 1 est un organigramme de centre de tranchage.

[0022] La figure 2 représente une variante.

[0023] La figure 3 montre le principe général d'organisation hiérarchique d'un centre de tranchage.

[0024] La figure 4 illustre au moyen d'un organigramme un exemple de réalisation d'organisation d'un autre centre de tranchage.

[0025] La figure 1 montre un organigramme possible pour la réalisation de la présente invention avec les différents stockages intermédiaires possibles. La pièce à trancher 1 est stockée dans un stockage d'entrée 2. Le robot 3 de l'unité de positionnement 4 la positionne après l'avoir éventuellement mesurée, sur le générateur R-X 6. Ensuite la pièce à trancher 1 positionnée sur le support 5 est mise en attente dans le premier stockage intermédiaire 7. La pièce à trancher 1 est alors reprise par le manipulateur 9 de l'unité de tranchage 10 monté sur un rail 8 et introduite dans le dispositif de tranchage 11, en l'occurrence une scie à fils. Après tranchage, les tranches 12 toujours adhérentes au support 5 sont mises en attente dans le deuxième stockage intermédiaire 13 avant d'être reprises par un nouveau manipulateur 14 pour être introduites dans l'unité de conditionnement 30 comprenant le dispositif de conditionnement 15. Les tranches 12 montées sur leur support 5 sont présentées l'une après l'autre par le moteur 16 devant une lame de scie 17 qui sectionne le talon qui retient les tranches 12. Celles-ci vont donc tomber sur le convoyeur 18 et seront introduites les unes après les autres dans la cassette 19 qui se déplace vers le bas grâce au moteur 20. Les cassettes une fois pleines seront transportées par une bande convoyeuse dans le stockage de sortie 22.

[0026] La figure 2 donne une vue en plan d'une variante possible de centre de tranchage. Les pièces à trancher 1 sont stockées dans un stockage d'entrée 2. Le robot 3 de l'unité de positionnement 4 positionne, après l'avoir éventuellement mesurée sur le générateur R-X 6, la pièce à trancher 1 sur le support 5 dans la station de montage 29. Elle est ensuite mise en attente dans le premier stockage intermédiaire 7. La pièce à trancher est alors reprise par le manipulateur 9 de l'unité de tranchage 10 monté sur un rail 8 et introduite dans un des dispositifs de tranchage 11 au nombre de six dans cet exemple. Après tranchage, les tranches 12 toujours adhérentes au support 5 sont mises en attente dans le deuxième stockage intermédiaire 13 avant d'être reprises par un nouveau manipulateur 14 pour être introduites dans l'un des deux dispositifs de conditionnement 15 qui constituent l'unité de conditionnement 30. Les tranches 12 une fois séparées de leur support sont transportées par le convoyeur 18 et ensuite mises en cassettes 19. Les cassettes 19 sont transportées par des bandes convoyeuses 21 jusqu'au stockage de sortie 22.

[0027] La figure 3 présente un organigramme schématique possible d'un centre de tranchage. Les premiers moyens 23 sont groupés en opérations 24. Les seconds moyens 25 gèrent un certain nombre d'opérations 24 et forment des sous-groupes 26. Ceux-ci sont liés entre eux par les troisièmes moyens 27 pour former le centre de tranchage 28.

[0028] La figure 4 illustre un exemple pratique d'organigramme d'un mode de réalisation du centre de tranchage 28.

[0029] Les premiers moyens 23a1 à 23a3 de l'unité de positionnement 26a comportent :

• un générateur R-X 23a1 pour effectuer l'opération 24a1 de détermination de l'orientation cristallographique,
• quatre stations de montage 23a2 pour effectuer l'opération de collage 24a2 de la pièce à trancher sur un support à usage unique dans une orientation prédéterminée,
• une station de fixation 23a3 pour obtenir l'opération de fixation 24a3 de la pièce à trancher avec son support à usage unique sur une plaque de support de la machine à trancher.

[0030] Ces différentes opérations sont gérées et reliées entre elles par des seconds moyens 25a, constitués par exemple par un robot pour former le sous-groupe 26a correspondant à l'unité de positionnement.

[0031] L'unité de tranchage 26b comporte en tant que premiers moyens six machines de tranchage 23b1, qui sont par exemple des scies à fils effectuant l'opération de tranchage 24b1, et une douche 23b2 pour procéder à une opération de prénettoyage 24b2.

[0032] La liaison entre ces deux opérations est effectuée par des seconds moyens 25b constitués par un manipulateur sur rail pour former un second sous-groupe 26b.

[0033] Les tranches sciées qui adhèrent toujours par un talon à leur support à usage unique sont ensuite traitées dans l'unité de conditionnement formant le sous-groupe 26c.

[0034] Ce dernier comprend en tant que premiers moyens :

• deux scies à ruban ou à disque 23c1 effectuant l'opération de séparation 24c1 de la tranche du support à usage unique,
• deux élévateurs à cassette 23c2 pour obtenir l'opération de mise en cassette 24c2 , et
• un nettoyeur 23c3 à jet de liquide de nettoyage pour effectuer une opération de nettoyage 24c3 des tranches séparées.

[0035] L'ensemble de ces opérations peut être géré au moyen de bandes convoyeuses formant les seconds moyens 25c du sous-groupe 26c de conditionnement.

[0036] L'unité de tranchage 28 pourra éventuellement encore être complétée par une unité de traitement ultérieur formant un sous-groupe 26d.

[0037] Les premiers moyens de ces derniers pourront comporter un dispositif de fraisage 23d1 destiné à l'opération d'enlèvement du talon 22d1, une meuleuse 23d2 effectuant le chanfreinage 24d2, une polisseuse 23d3 et un organe de lapping 23d4 pour le polissage 24d3 et le lappage 24d4, un organe de lavage 23d5 pour procéder à un lavage final 24d5, des appareils de contrôle et de mesure 23d6 destinés à un contrôle de qualité 24d6 et un organe 23d7 destiné au marquage 24d7 des tranches obtenues. L'ensemble de ces opérations 24d1 à 24d7 pourra être relié par des seconds moyens 25d constitués par des manipulateurs et/ou convoyeurs pour obtenir un enchaînement continu formant l'unité de traitement ultérieur 26d.

[0038] Les trois ou quatre unités correspondants aux sous-groupes 26a à 26d sont interconnectées par les troisièmes moyens 27 pour constituer un centre de tranchage 28 formant un ensemble cohérent. Ces troisièmes moyens comportent des organes de stockage d'entrée, intermédiaires entre certains ou tous les sous-groupes et de sortie, et des moyens de transport et de manipulation comprenant des robots manipulateurs et/ou des convoyeurs. Les différents premiers, deuxièmes et troisièmes moyens pourront être commandés et contrôlés en totalité ou partiellement par une unité de commande centrale informatique 28A.

[0039] Le concept global de tranchage de par l'intégration de l'ensemble des fonctions depuis la pièce à trancher jusqu'à la tranche conditionnée permet de réaliser un ensemble plus simple d'emploi, plus souple et plus facile à gérer. De par le fait que son contrôle peut être tout ou partie informatisé, les risques d'erreur sont minimisés et rend l'ensemble plus fiable. On obtient ainsi un maximum de performances, de productivité et de flexibilité, sans que cela soit au détriment de la qualité des tranches produites.

[0040] Naturellement d'autres solutions au concept global de tranchage peuvent être envisagées qui par leur fonctions réalisent l'intégration des fonctions nécessaires à l'obtention d'une unité complète de production de tranches à partir de la pièce à trancher jusqu'au conditionnement en cassettes voir même plus loin. Par exemple l'utilisation d'un manipulateur unique sans stockage intermédiaire peut être envisagé. Les différents sous-groupes d'opérations peuvent être plus ou moins automatisés.

[0041] Les seconds moyens 25a à 25d pourront également effectuer certaines des fonctions des troisièmes moyens 27 et vice-versa. Ainsi le robot de l'unité de positionnement pourra également transporter et diriger les pièces à trancher dans le stockage intermédiaire. Le manipulateur sur rail de l'unité de tranchage pourra également effectuer le transport du premier stockage intermédiaire vers les machines à trancher et de la douche de pré-nettoyage vers le second stockage intermédiaire avant l'unité de conditionnement 26c. D'autres premiers moyens 23 et d'autres opérations 24 pourront être prévus et intégrés dans le centre de tranchage. Certaines opérations pourront être intégrées dans des sous-groupes voisins. Ainsi la fixation 24a3 de la pièce à trancher avec son support unique sur la plaque de support de la machine pourra être effectué dans le cadre du sous-groupe 26b de l'unité de tranchage. Le prénettoyage 24b2 pourra être supprimé ou intégré dans les sous-groupe 26c suivant. Les organes et les opérations de préparations mécaniques, à savoir l'enlèvement du talon, le chanfreinage, le polissage et le lappage, et les opérations de nettoyage et de lavage final pourront également être intégrés dans le troisième sous-groupe 26c de conditionnement. Le choix du nombre de chaque organe et dispositif des premiers, seconds et troisièmes moyens sera déterminé en fonction de la capacité de production souhaité.

[0042] Certains des premiers, seconds et troisièmes moyens pourront également être exécutés manuellement. Il est bien entendu aussi possible que certaines opérations décrites en référence aux figures 1,2 et 4 pourront manquer.

[0043] Toutefois les solutions doivent conserver le caractère du concept global de tranchage en liant l'ensemble des opérations, de la pièce à trancher à la tranche conditionnée, dans une opération unique.

Revendications

1. Centre de tranchage destiné à produire des tranches (12) à partir de pièces à trancher (1), caractérisé par le fait qu'il comprend réunis dans un même ensemble des premiers moyens (23) pour réaliser les opérations nécessaires à la production des tranches (12) conditionnées pour un usage ultérieur à partir de pièces à trancher (1) et par le fait que ces opérations sont gérées et liées entre elles par des seconds moyens (25) de façon à former des sous-groupes (26) et par le fait que ces sous-groupes (26) sont eux-mêmes liés ensemble par des troisièmes moyens (27) formant ainsi une chaîne de transfert dans laquelle toutes les opérations et tous les moyens sont compatibles et interconnectés pour former le centre de tranchage (28).

2. Centre de tranchage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les sous-groupes (26) formés des premiers moyens (23) et gérés par les seconds moyens (25) sont au nombre d'au moins trois, à savoir une unité de positionement (4,26a), une unité de tranchage (10,26b) et une unité de conditionnement (30,26c).

3. Centre de tranchage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'unité de conditionnement (30,26c) est reliée à un quatrième sous-groupe (26d) formant une unité de traitement final.

4. Centre de tranchage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les fonctions des troisièmes moyens (27) sont exécutées au moins partiellement par les deuxièmes moyens (25) ou intégrées à ceux-ci.

5. Centre de tranchage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les seconds moyens (25) de l'unité de positionnement (4,26a) sont constitués par un robot (3) multi-axes géré par ordinateur et réalisant toutes les opérations entre la pièce à trancher (1) et sa fixation en position orientée sur un support (5) prêt à être monté sur un dispositif de tranchage (11).

6. Centre de tranchage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'unité de tranchage (10,26b) comprend au moins un dispositif de tranchage (11) qui est une scie à abrasif libre ou une scie à une ou plusieurs lames diamantées.

7. Centre de tranchage selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que l'unité de conditionnement (30,26c) comprend au moins un dispositif de conditionnement (15,25c) pour la mise en cassettes (19) des tranches (12) obtenues.

8. Centre de tranchage selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le dispositif de conditionnement (15,25c) comprend au moins un organe de séparation (17,23c1) pour séparer les tranches (12) d'un talon auquel elles sont attachées, un organe de convoyage (18) pour amener les tranches (12) vers un organe de mise en cassette (19,20) dans lequel les tranches (12) sont introduites.

9. Centre de tranchage selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que l'unité de conditionnement (26,30) comprend un dispositif susceptible d'effectuer des opérations de nettoyage.

10. Centre de tranchage selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé par le fait qu'il comprend des dispositifs destinés à effectuer des préparations mécaniques des tranches obtenues intégrés soit dans l'unité de conditionnement (30,26c) soit dans l'unité de traitement final (26d).

11. Centre de tranchage selon la revendication 10, caractérisé par le fait que lesdits dispositifs pour effectuer des préparations mécaniques comprennent des organes pour effectuer au moins une des opérations consistant à enlever le talon de la tranche (12), à effectuer un chanfreinage, un polissage et/ou un lappage.

12. Centre de tranchage selon l'une des revendications 3 à 11, caractérisé par le fait que l'unité de traitement final (26d) comprend des organes pour effectuer au moins une des opérations consistant à procéder a un nettoyage final, à un contrôle de qualité et/ou à un marquage.

13. Centre de tranchage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les troisièmes moyens (27) comportent au moins un dispositif de stockage d'entrée et/ou un ou plusieurs dispositifs de stockage intermédiaire, et/ou un dispositif de stockage final, et/ou des moyens de transport et de manipulation comprenant au moins un robot manipulateur et/ou un convoyeur.

14. Centre de tranchage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les premiers, seconds et/ou troisièmes moyens sont au moins partiellement commandés et contrôlés par au moins une unité informatique.

Dessins