EP0660770B1

EP0660770B1 - Dispositif d'aspiration pour machine de coupe automatique et procede de decoupe mettant en uvre ledit dipositif

Info

Publication number: EP0660770B1
Application number: EP93917859A
Authority: EP
Inventors: Régis LALLEMENT
Original assignee: Lectra Systemes SA
Current assignee: Lectra SA
Priority date: 1992-09-01
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 1996-07-24
Anticipated expiration: 2013-08-10
Also published as: DE69303823T2; FR2695057A1; EP0660770A1; ES2091023T3; WO1994005470A1; DE69303823D1; US5626066A; FR2695057B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'aspiration pour le maintien d'une pile de matières en feuilles sur la table de découpe (A) d'une machine de coupe automatique. Le dispositif d'aspiration comprend une turbine (4) pourvue d'un circuit (41) d'entrée d'air aspiré au niveau de la zone de coupe pour créer une dépression destinée à maintenir la pile sur la table et d'un circuit (40) d'échappement d'air, ladite turbine étant entraînée par un moteur électrique (5) équipé d'un ventilateur (15) avec une conduite (50) de sortie d'air, le moteur électrique (5) d'entraînement comportant des moyens de variation de la vitesse de rotation pour ajuster la dépression.

Description

La présente invention concerne un dispositif d'aspiration pour une machine de coupe automatique d'une pile de matières en feuilles ainsi qu'un procédé de découpe utilisant ledit dispositif.
Les machines de coupe automatique comprennent généralement une table de découpe sur laquelle est posée une pile de matières en feuilles (tissus, peaux, papiers, ...) à découper, un outil de coupe mobile au-dessus de la pile et un dispositif d'aspiration généralement associé à un film étanche disposé sur la pile, pour le maintien de la pile sur ladite table.
Le dispositif d'aspiration comprend une turbine pourvue d'un circuit d'entrée d'air et d'un circuit d'échappement d'air, entraînée par un moteur électrique équipé d'un ventilateur. Pour maintenir la pile de matériau en feuille, cet ensemble produit une dépression importante au niveau de la face supérieure de la table de coupe dont la valeur en régime stationnaire est constante. Cette valeur évolue toutefois en fonction des fuites générées lors de la phase de coupe de la pile de matière, la dépression diminuant avec l'augmentation du niveau de fuite.
De telles dispositions sont décrites notamment dans le US-A-5 062 334 et le US-A-4 328 726.
Le US-A-5 062 334 concerne un dispositif d'aspiration équipant une machine destinée à la découpe d'une pile de feuilles. Ce dispositif comprend une turbine entraînée par un moteur électrique et pourvue d'une part d'un circuit d'entrée d'air aspiré au niveau de la zone de coupe et, d'autre part, d'un circuit d'échappement d'air. La dépression créée permet de maintenir la pile de feuilles sur la table de découpe.
Le US-A-4 328 726 décrit un dispositif d'aspiration conçu pour créer une dépression variable au niveau de la face supérieure d'une table de découpe.
Pour optimiser la production et faciliter le transfert de la pile, certaines machines de coupe automatique sont équipées d'un convoyeur. Ce convoyeur sert aussi de zone de coupe et est actionné afin de faire avancer la matière à découper. Lors de ces avances, la forte dépression exercée au niveau de la table de coupe génère des frottements importants qui pour être vaincus nécessitent un moteur d'entraînement du convoyeur de coupe de forte puissance. Pour diminuer ces efforts d'entraînement du convoyeur, certaines machines sont équipées d'un système appelé "trappe", générant un débit de fuite important au niveau de la table de coupe, ce qui fait baisser le niveau de dépression. Les efforts de déplacement du convoyeur sont ainsi réduits, mais cette phase génère un bruit très important.
Quel que soit le type de machine de coupe automatique, le dispositif d'aspiration comprenant la turbine et son moteur électrique d'entraînement est en général enfermé dans un caisson insonorisé. L'air circulant mal dans ce caisson, le moteur électrique de forte puissance s'échauffe beaucoup ce qui peut à terme le détruire. Par ailleurs, les anciens dispositifs d'aspiration présentent l'inconvénient d'évacuer de l'air chaud dans l'atelier de coupe ce qui est gênant pour les opérateurs. De plus, les déchets de coupe sont aspirés dans la turbine, ce qui peut nuire à son fonctionnement.
La présente invention a pour objet de résoudre ces problèmes techniques de manière satisfaisante. Ce but est atteint, conformément à l'invention, au moyen d'un dispositif d'aspiration pour le maintien d'une pile de matières en feuilles sur la table de découpe d'une machine de coupe automatique comprenant une turbine pourvue d'un circuit d'entrée d'air aspiré au niveau de la zone de coupe pour créer une dépression destiné à maintenir la pile sur la table et d'un circuit d'échappement d'air, ladite turbine étant entraînée par un moteur électrique équipé d'un ventilateur avec une conduite de sortie d'air, caractérisé en ce que le moteur électrique d'entraînement comporte des moyens de variation de la vitesse de rotation pour ajuster la dépression.
Selon un premier mode de réalisation, lesdits moyens de variation de la vitesse sont constitués par deux enroulements électriques distincts équipant le moteur et produisant ainsi deux valeurs de dépression.
Selon un autre mode de réalisation, lesdits moyens de variation de la vitesse comprennent un variateur de fréquence de l'alimentation électrique du moteur permettant d'obtenir différentes valeurs de dépression.
Selon une caractéristique avantageuse, le dispositif comprend des moyens de refroidissement de l'échappement d'air coopérant avec des moyens de refroidissement complémentaires du moteur d'entraînement.
Selon un mode de réalisation particulier, lesdits moyens de refroidissement de l'air d'échappement sont constitués par la jonction de la conduite de sortie d'air du ventilateur du moteur avec le circuit d'échappement d'air de la turbine et lesdits moyens de refroidissement complémentaires sont constitués d'un ventilateur additionnel monté sur la conduite de sortie d'air du ventilateur dudit moteur. La jonction entre la conduite de sortie d'air du ventilateur additionnel et le circuit d'échappement d'air de la turbine comporte un volet interne courbe pour éviter les refoulements d'air.
Selon une autre caractéristique, le dispositif est enfermé dans un caisson insonorisé comportant un orifice d'entrée d'air aspiré, un orifice de sortie d'air expulsé et deux orifices d'admission de l'air extérieur et l'orifice d'air expulsé débouchent dans un ou plusieurs silencieux en série.
Un autre objet de l'invention est un procédé de découpe automatique d'une pile de matières en feuilles placée sur une table de découpe utilisant notamment une turbine d'aspiration pourvue d'un circuit d'entrée d'air aspiré et d'un circuit d'échappement d'air, entraînée par un moteur électrique équipé d'au moins un ventilateur pour créer une dépression sur ladite table, caractérisé en ce qu'on fait varier la vitesse de rotation du moteur d'entraînement de la turbine de façon à régler la dépression de manière sélective entre les phases de découpe et les phases de chargement ou de transfert de la pile sur la table de découpe.
Selon une caractéristique avantageuse du procédé, on effectue le refroidissement de l'air d'échappement de la turbine et le refroidissement complémentaire du moteur électrique par le ventilateur en injectant l'air provenant du moteur dans le circuit d'échappement de la turbine.
Selon une autre caractéristique du procédé, on réalise l'injection de l'air provenant du moteur dans le circuit d'échappement par effet venturi et on force l'injection dans le circuit d'échappement au moyen d'un ventilateur additionnel.
Selon encore une autre caractéristique du procédé on adopte une faible valeur de dépression pour la phase de chargement ou de transfert et une valeur élevée pour la phase de découpe.
L'invention permet donc d'utiliser une forte dépression lors de la coupe et une dépression beaucoup plus faible lors de l'avance de la pile et de son chargement sur la table en diminuant le niveau sonore de la machine. Ceci a pour avantage de réduire les efforts d'entraînement du convoyeur et donc de pouvoir utiliser un moteur de plus faible consommation électrique. De plus, la turbine tournant moins vite et la dépression étant plus faible, la machine en fonctionnement en est d'autant plus silencieuse et la consommation électrique s'en trouve également diminuée.
Les moyens de refroidissement complémentaires du moteur électrique d'entraînement de la turbine permettent lorsque ce moteur est arrêté, et donc son ventilateur interne également, d'assurer quand même le refroidissement.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles :

la figure 1 représente une vue schématique du dispositif de l'invention en cours de fonctionnement ;
la figure 2 représente une vue extérieure partielle du dispositif de l'invention ; et
la figure 3 représente une vue en coupe des silencieux d'échappement du dispositif de l'invention.

Le dispositif d'aspiration représenté sur la figure 1 est enfermé dans un caisson insonorisé C comportant un orifice 1 d'entrée d'air aspiré par une turbine 4 au niveau de la table de découpe ou du convoyeur de coupe A, un orifice 2 de sortie d'air expulsé par ladite turbine 4 et deux orifices 3,3' d'admission de l'air extérieur disposés sur des côtés opposés du caisson C et associés à des moyens d'isolation acoustique 30,30'.
La turbine 4 est pourvue d'un circuit d'entrée d'air aspiré 41 comportant un filtre ou une boîte de décantation 41a des déchets de coupe et d'un circuit d'échappement d'air 40. La boîte de décantation se présente sous la forme d'un boîtier dans lequel l'air aspiré est introduit par le bas et ressort par le haut. L'air traverse donc la boîte de décantation de bas en haut en formant un tourbillon et les poussières lourdes retombent dans le bas de la boîte par gravité. Pour accentuer ce tourbillon, on peut ajouter des chicanes qui réduisent l'énergie cinétique des poussières pour favoriser la gravité. La turbine 4 est entraînée par un moteur électrique 5 équipé d'un ventilateur 15 et de moyens de variation de la vitesse. L'orifice 3 d'admission de l'air extérieur est raccordé à une conduite 31 débouchant à l'intérieur du caisson C à proximité de l'arbre d'entraînement du moteur 5. Les orifices 3,3' permettent d'établir une circulation d'air frais à l'intérieur du caisson C. Quel que soit le type de turbine choisi, les moyens de variation de la vitesse de rotation du moteur d'entraînement doivent au moins permettre d'obtenir deux valeurs de dépression. La valeur la plus élevée est utilisée pour maintenir et comprimer le tissu lors de la coupe. La valeur la plus faible est adoptée lors des déplacements du convoyeur de coupe, c'est-à-dire pendant le chargement ou les transferts. En effet, lors de ces déplacements la pile de matière doit être immobilisée, mais une trop forte valeur de dépression nécessite un moteur d'entraînement du convoyeur suffisamment puissant pour vaincre les divers frottements générés par la dépression entre le convoyeur et ses organes de guidage. Une valeur de dépression beaucoup plus faible que celle utilisée lors de la coupe est suffisante pour maintenir la pile de matière et elle permet d'utiliser un moteur d'entraînement du convoyeur moins puissant. La consommation électrique de la machine en est donc réduite, ainsi que l'usure des éléments de guidage du convoyeur qui sont soumis à moins d'efforts. Par ailleurs, la turbine tournant moins vite la consommation électrique du moteur d'entraînement de la turbine s'en trouve diminuée. De plus, la machine de coupe dans son ensemble devient moins bruyante. La variation de la vitesse de rotation du moteur 5 de la turbine 4 est obtenue selon un premier mode de réalisation en utilisant un moteur d'entraînement 5 comportant deux enroulements distincts et produisant ainsi par le biais de la turbine 4, deux valeurs de dépression. Chaque enroulement étant sélectionné par un dispositif de commande muni de contacteurs de type relais pilotés par la commande numérique de la machine de coupe en fonction de la valeur de dépression désirée.
Selon un autre mode de réalisation, les moyens de variation de la vitesse de rotation du moteur 5 (mono vitesse) comprennent un variateur de la fréquence de l'alimentation électrique dudit moteur 5. En agissant sur le variateur, on obtient ainsi des variations du débit d'air aspiré par la turbine et donc des variations continues de la dépression dans une plage de valeurs. Dans ce dernier cas, on peut ajuster la dépression à des valeurs déterminées pour améliorer la qualité de la coupe.
Le dispositif de l'invention comprend des moyens de refroidissement de l'air d'échappement qui coopèrent avec des moyens de refroidissement complémentaires du moteur 5.
Les moyens de refroidissement de l'air d'échappement sont constitués par la jonction 45 de la conduite 50 de sortie d'air du ventilateur 15 avec le circuit 40 d'échappement d'air de la turbine.
Les moyens de refroidissement complémentaires du moteur 5 sont constitués d'un ventilateur additionnel 51 et placé sur la conduite 50 de sortie d'air du ventilateur 15.
Les moyens complémentaires de refroidissement ont pour objet d'éviter les chocs thermiques au moteur d'entraînement 5 de la turbine 4 et de refroidir l'air expulsé dans la conduite 40 par la turbine. Cet air peut atteindre une température de 80°C, ce qui peut représenter une nuisance pour les opérateurs si l'air est expulsé directement dans l'atelier de coupe. Le moteur électrique est soumis à des chocs thermiques car tout le dispositif d'aspiration est enfermé dans le caisson insonorisé C. Lorsque le moteur 5 de forte puissance est en fonctionnement, il n'y a pas de problème car le ventilateur 15 est chargé de refroidir ses enroulements. Cependant, l'air circule peu dans le caisson d'aspiration C et, lorsque le moteur 5 s'arrête, sa temperature peut atteindre 120°C, ce qui risque de détériorer ses enroulements électriques.
Lorsqu'il est en fonctionnement, le moteur est refroidi au moyen de l'air aspiré par son ventilateur 15 en provenance de l'extérieur du caisson C. La conduite 50 achemine l'air récupéré à la sortie du ventilateur 15 du moteur électrique 5 vers le circuit d'échappement 40 de la turbine 4.
Le ventilateur additionnel 51 propulse l'air brassé par le ventilateur 15 dans la conduite 50 vers la jonction 45 avec le circuit 40. Ce ventilateur additionnel sert également à refroidir le moteur lorsqu'il vient d'être arrêté, ce qui lui évite les chocs thermiques. L'air en provenance du moteur électrique 5 a une température d'environ 40°C, il est mélangé à l'air d'échappement de la turbine dont la température est voisine de 80°C. Après le mélange, la température de l'air évacué par le dispositif d'aspiration est d'environ 50°C au lieu de 80°C. En fonctionnement stabilisé, lorsque la dépression est établie, la turbine a un débit faible qui compense les fuites créées par la coupe de la matière et du film étanche qui la maintient. Durant cette phase de coupe, le ventilateur additionnel 51 a un débit Q2 supérieur au débit Q1 de la turbine 1. Le mélange des deux flux d'air s'effectue correctement. Lorsque la turbine 4 est utilisée sans que la zone de coupe soit recouverte, elle a un débit très supérieur à celui du ventilateur additionnel 51 car la dépression ne peut s'établir. Dans cette phase, l'air provenant de la turbine pourrait refouler l'air provenant des ventilateurs 15, 51 et le moteur électrique 5 en subirait les conséquences. Pour palier à cet inconvénient, la jonction 45 est équipée à l'intersection des flux d'un volet interne courbe 45a qui permet de canaliser les flux d'air vers l'orifice 2 de sortie du caisson C, et ce quel que soit le débit de la turbine 4. En raison de sa forme courbée, l'écope laisse passer l'air en provenance de la turbine tout en l'empêchant de refouler l'air provenant du moteur électrique 5 en favorisant ainsi le phénomène dit "de venturi" car l'air évacué par la turbine 4 tire l'air provenant du ventilateur additionnel 51.
Comme représenté sur la figure 2, l'orifice 2 de sortie d'air expulsé du caisson C est relié directement à un premier silencieux 21 d'échappement situé horizontalement dans la machine de coupe et invisible de l'extérieur. Ce silencieux 21 atténue les ondes sonores moyenne et haute fréquence, mais également les ondes basse fréquence en créant un déphasage d'onde. Un second silencieux 22 appelé cheminée peut être raccordé en série à une des extrémités du premier silencieux, en fonction du côté de la machine sur lequel on souhaite positionner la cheminée d'échappement. Ce silencieux 22 atténue essentiellement les ondes sonores moyenne et haute fréquence par utilisation d'un matériau phoniquement absorbant.
Le fonctionnement des silencieux 21, 22 est illustré par la figure 3. L'air rentre dans le premier silencieux 21 par un orifice situé sensiblement au milieu de la longueur du corps du silencieux. L'air entrant heurte la tôle d'éclatement 20 séparant le volume intérieur du silencieux 21 en deux parties définissant deux trajets distincts : un trajet direct F1 vers le second silencieux 22 et un trajet indirect F2 orienté d'abord vers le côté obstrué du silencieux 21 et dont la longueur est très supérieure à celle de F1. La tôle d'éclatement 20 sépare donc l'air expulsé en deux flux distincts F1, F2 dont l'un parcours une distance beaucoup plus longue que l'autre avant d'être introduit dans le silencieux 22. Les sons se propageant sous forme d'onde et les deux flux d'air F1, F2 étant entrés en même temps dans le silencieux 21 mais en ressortant l'un après l'autre, il se crée donc grâce à la différence de distance parcourue, un déphasage entre la longueur d'onde de chaque flux d'air. Les deux ondes sonores n'étant plus en phase, les vibrations liées à l'un des flux sont atténuées par les vibrations de l'autre flux et le niveau sonore général du système est plus faible. La tôle d'éclatement 20 permet donc de diminuer le niveau sonore de la machine. Afin d'atténuer encore le bruit, le silencieux d'échappement 21 a la forme d'un tube dont la paroi longitudinale interne 21a est constituée par une tôle perforée tandis que la paroi longitudinale externe du tube est une tôle pleine. Un matériau isolant phonique 12 est inséré entre les deux tôles. Ce matériau peut être, par exemple, de la mousse, de la laine de roche ou de la laine de verre. Une partie des ondes sonores des flux d'air F1, F2 passe par les trous de la tôle perforée interne 21a et est piégée dans le matériau isolant, ce qui a pour conséquence d'atténuer encore le niveau sonore de fonctionnement du dispositif. Le second silencieux 22 formant la cheminée d'échappement est réalisé de la même manière, mais ne comporte pas de tôle d'éclatement 20. Cette cheminée peut être fixée à l'une ou à l'autre des extrémités latérales du premier silencieux 21. La tôle d'éclatement ayant une forme symétrique et l'entrée d'air du premier silencieux 21 étant située au milieu de sa longueur, le principe de déphasage des ondes sonores reste le même. Quelle que soit l'extrémité du premier silencieux 21 à laquelle la cheminée 22 est fixée, l'autre extrémité du silencieux 21 est obturée par un flasque 21b éventuellement amovible dont la structure est la même que celle de la paroi longitudinale. Afin d'être interchangeables facilement, les fixations du flasque 21b d'extrémité latérale et du coude de raccordement 23 de la cheminée au silencieux 21 sont identiques. Par exemple, ces fixations peuvent être simplement réalisées par des trous dans lesquels passent des boulons vissés dans les extrémités du silencieux 21. Les deux silencieux 21, 22 en série permettent d'obtenir une baisse du niveau sonore d'environ 20 dBa. Par ailleurs, les silencieux 21, 22 peuvent être reliés directement à une conduite d'évacuation de l'air hors du bâtiment dans lequel se trouve la machine de coupe.

Claims

Dispositif d'aspiration pour le maintien d'une pile de matières en feuilles sur la table de découpe (A) d'une machine de coupe automatique comprenant une turbine (4) pourvue d'un circuit (41) d'entrée d'air aspiré au niveau de la zone de coupe pour créer une dépression destiné à maintenir la pile sur la table et d'un circuit (40) d'échappement d'air, ladite turbine étant entraînée par un moteur électrique (5) équipé d'un ventilateur (15) avec une conduite (50) de sortie d'air, caractérisé en ce que le moteur électrique (5) d'entraînement comporte des moyens de variation de la vitesse de rotation pour ajuster la dépression.
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de variation de la vitesse sont constitués par deux enroulements électriques distincts équipant le moteur (5) produisant ainsi deux valeurs de dépression.
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de variation de la vitesse comprennent un variateur de fréquence de l'alimentation électrique du moteur (5) permettant d'obtenir différentes valeurs de dépression.
Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de refroidissement de l'air d'échappement coopérant avec des moyens de refroidissement complémentaires du moteur d'entraînement (5).
Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de refroidissement de l'air d'échappement sont constitués par la jonction (45) de la conduite (50) de sortie d'air du ventilateur (15) avec le circuit (40) d'échappement d'air de la turbine (4).
Dispositif selon la revendication 4 ou 5 caractérisé en ce que lesdits moyens de refroidissement complémentaires du moteur (5) sont constitués d'un ventilateur additionnel (51) monté sur la conduite (50) de sortie d'air du ventilateur (15) dudit moteur (5).
Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la jonction (45) entre la conduite (50) de sortie d'air du ventilateur additionnel (51) et le circuit (40) d'échappement d'air de la turbine (4) comporte un volet interne courbe (45a) pour éviter les refoulements d'air.
Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit (41) d'entrée d'air aspiré est pourvu d'un moyen de filtration (41a).
Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est enfermé dans un caisson insonorisé (C) comportant un orifice (1) d'entrée d'air aspiré, un orifice de sortie (2) d'air expulsé et deux orifices (3,3') d'admission de l'air extérieur disposés sur des côtés opposés du caisson C et associés à des moyens d'isolation acoustique (30,30').
Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'un des orifices (3,3') est raccordé à une conduite (31) débouchant à proximité de l'arbre de sortie du moteur (5).
Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'orifice (2) d'air expulsé débouche dans un ou plusieurs silencieux (21, 22) montés en série.
Procédé de découpe automatique d'une pile de matières en feuilles placée sur une table de découpe utilisant notamment une turbine d'aspiration (4) pourvue d'un circuit (41) d'entrée d'air aspiré et d'un circuit (40) d'échappement d'air, entraînée par un moteur électrique (5) équipé d'au moins un ventilateur (15, 51) pour créer une dépression sur ladite table, caractérisé en ce qu'on fait varier la vitesse de rotation du moteur (5) d'entraînement de la turbine (4) de façon à régler la dépression de manière sélective entre les phases de découpe et les phases de chargement ou de transfert de la pile sur la table de découpe.
Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on effectue le refroidissement de l'air d'échappement de la turbine (4) et le refroidissement du moteur électrique (5) au moyen du ventilateur (15) dudit moteur (5) en injectant l'air provenant du moteur (5) dans le circuit (40) d'échappement de la turbine (4).
Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'on réalise l'injection de l'air provenant du moteur (5) dans le circuit (40) d'échappement par effet venturi.
Procédé selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce qu'on force l'injection de l'air dans le circuit (40) d'échappement au moyen d'un ventilateur additionnel (51).
Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce qu'on effectue le refroidissement complémentaire du moteur (5) au moyen du ventilateur additionnel (51).
Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé en ce qu'on adopte une faible valeur de dépression pour la phase de chargement ou de transfert et une valeur élevée pour la phase de découpe.