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Torche à plasma avec système d'identification de la tête, de l'électrode ou de la tuyère
EP1117279A1
European Patent Office
- Other languages
German English - Inventor
Francis Remy - Current Assignee
- LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
- Lincoln Electric Company France SA
Worldwide applications
Application EP01400063A events
2001-07-18
Status
Withdrawn
Description
translated from
La présente invention concerne une torche de travail à l'arc électrique,
en particulier une torche à plasma, en particulier une torche à tête démontable,
ladite torche étant munie d'un système de reconnaissance et d'identification de
la tête de torche ou des pièces d'usure équipant ladite tête de torche.
Il existe actuellement deux familles de torche plasma, à savoir, d'une
part, les torches à "plasma soufflé" utilisées en marquage, en projection de
revêtement de surface, de chauffage (en haut fourneau), et similaires et,
d'autre part, les torches à "plasma transféré" utilisées en soudage, en coupage
et analogues.
Dans le domaine du coupage plasma automatique, c'est-à-dire lorsque
la torche à plasma est agencée sur une machine de découpe, deux types de
torches peuvent être utilisés, à savoir les torches de type monobloc ou les
torches en deux parties, c'est-à-dire à nez ou tête démontable.
Une torche monobloc comprend habituellement un ensemble de torche
complet muni de son faisceau de câbles et canalisations diverses.
Plus précisément, un tel ensemble comprend classiquement un porte-électrode,
faisant office de cathode, associé par l'intermédiaire d'un matériau
isolant à un porte-tuyère faisant office d'anode et portant une tuyère d'éjection
de l'arc plasma.
Le porte-électrode et le porte-tuyère sont reliés, via des câbles
électriques, à un ou plusieurs générateurs de courant électrique.
Durant leur fonctionnement, le porte-électrode et le porte-tuyère
nécessitent d'être refroidis pour éviter leur détérioration trop rapide et pour ce
faire, ils sont reliés, via des canalisations, à une source de fluide de
refroidissement, en général de l'eau. L'ensemble de câbles et de tuyaux
alimentant la torche est appelé faisceau.
De plus, la torche comporte des parties actives, à savoir notamment un
tube plongeur amenant le fluide de refroidissement au plus prêt de leur
extrémité active de celle-ci ; une électrode formée d'un matériau particulier,
c'est-à-dire un insert émissif en tungstène, en zirconium, en hafnium ou
analogue, choisi en fonction, par exemples, du gaz utilisé, de l'intensité du
courant ou de l'épaisseur à couper ; un diffuseur de gaz particulier en fonction
du gaz utilisé ou de la plage d'intensité de courant ; une tuyère propre à
chaque gaz et intensité ; une coiffe protectrice externe formant manchon autour
de la tuyère et servant, en outre, de chambre de refroidissement ; et une pièce-écrou
servant à maintenir en place la coiffe et la tuyère sur l'extrémité active de
la torche ; cette pièce-écrou pouvant être remplacée par un dispositif à
tourbillon d'eau ou par un dispositif à "double flux" gazeux.
L'architecture et le fonctionnement de telles torches de type monobloc
sont notamment décrits dans les documents suivants : EP-A-144267, EP-A-410875,
EP-A-772957, EP-A-902606, EP-A-810052, EP-A-845929, EP-A-790756,
EP-A-196612, WO-A-89/11941, US-A-4,521,666, US-A-4,059,743,
US-A-4,163,891 et US-A-5,591,357.
Par ailleurs, une torche en deux parties, encore appelée torche à tête ou
nez démontable, comprend généralement un corps de torche ou embase
comportant le faisceau de câbles et de canalisations de fluides (eau de
refroidissement et gaz), comme expliqué ci-dessus, et pouvant, en outre,
recevoir une ou plusieurs têtes de torche différentes, la tête de torche
comportant les parties actives de la torche, à savoir l'électrode, la tuyère....
L'architecture et le fonctionnement de telles torches à têtes ou nez
démontables sont notamment décrits dans les documents suivants : EP-A-599709,
EP-A-872300, EP-A-801882 et EP-A-941018.
Dans le cas d'une torche à tête ou nez démontable, une tête de torche
est généralement dédiée à un procédé particulier et/ou à une plage d'intensité
limitée.
En d'autres termes, chaque tête de torche est équipée de pièces actives
ayant des caractéristiques variables et qui sont fonction du procédé à mettre
en oeuvre ou l'intensité de courant alimentant la torche et servant à générer
l'arc plasma.
Ainsi, le procédé à mettre en oeuvre peut varier et doit être choisi en
fonction de la nature du gaz ou mélange gazeux à utiliser, du type de
distribution de gaz (distribution simple, tourbillonnaire, double flux, post-injection
d'eau....), en fonction de la nature du matériau à couper (acier, inox,
aluminium, ...), en fonction de son épaisseur, en fonction de l'aptitude de la
pièce coupée à être soudée ou autres impératifs.
Classiquement, les principaux gaz ou mélanges gazeux utilisables en
coupage plasma sont l'azote, l'oxygène, l'air comprimé ou des mélanges
argon/hydrogène ou azote/hydrogène.
En outre, il est connu qu'il faut choisir une intensité de courant qui soit
fonction de l'épaisseur du matériau à couper ; ainsi, plus le matériau est épais
plus l'intensité à mettre en oeuvre doit être élevée.
Toutefois, il faut tenir aussi compte du type découpe désirée : coupe de
qualité élevée ou simple coupe de séparation.
Habituellement, la plage d'intensité utilisée peut aller de la dizaine à
plus d'un millier d'ampères.
De là, il existe donc de nombreux types de pièces d'usures différentes et
donc de torches adaptées aux différentes intensités pouvant être adoptées.
Dans le cas d'une torche monobloc, la présence de la torche, c'est-à-dire
son fonctionnement, peut être détectée à l'aide d'une liaison directe entre
deux broches au niveau d'un connecteur du faisceau et ce, via un simple
montage électrique détectant la présence de la connection.
Néanmoins, chaque torche monobloc étant dédiée à un procédé de
coupage et/ou à une plage d'intensité, lorsque l'opérateur ou coupeur souhaite
couper d'abord un premier matériau, par exemple une tôle d'acier inoxydable
de 70 mm d'épaisseur, puis ensuite un deuxième matériau, par exemple une
tôle d'aluminium de 5 mm d'épaisseur, il doit :
- soit changer la torche utilisée pendant le coupage du premier matériau et la remplacer par une torche adaptée au coupage du deuxième matériau, ce qui nécessite de désaccoupler le faisceau du générateur de courant, de démonter le faisceau sur la machine, d'ôter la torche de son support ou de démonter la torche et son support, avant de procéder à l'inverse pour installer la nouvelle torche sur le support ;
- soit démonter toutes les pièces de la partie active de la torche (électrode, tuyère...) après avoir coupé le premier matériau et les remplacer par des pièces actives adaptées au coupage du deuxième matériau.
On comprend aisément que, dans un cas comme dans l'autre, ces
opérations sont peu pratiques, engendrent une perte de temps non négligeable
et peuvent conduire à des erreurs de montage.
Pour remédier à ces problèmes, il convient d'utiliser une torche à nez ou
tête démontable et interchangeable.
Ainsi, l'opérateur peut préparer la seconde tête démontable avec les
pièces actives adaptées dont il aura besoin pour couper le deuxième matériau,
pendant que l'autre tête de torche est en cours d'utilisation, c'est-à-dire
pendant le coupage du premier matériau.
Ensuite, il ne lui faudra que quelques secondes pour changer de tête de
torche et couper le deuxième matériau étant donné que, dans ce cas, le corps
de torche fixé à la machine ou au bâti-support reste le même et n'a dès lors
pas à être démonté.
Toutefois, un problème se pose avec les torches à têtes démontables, à
savoir qu'il existe un nombre important de combinaisons potentielles de corps
de torche et de têtes de torche, qui sont autant de sources possibles d'erreurs
pour l'opérateur.
Dit autrement, il ne faut pas que l'opérateur puisse donner des
consignes de réglage d'intensité non appropriées avec la tête sélectionnée et
ce, sous peine d'engendrer une détérioration de la tête de torche ou d'obtenir
une découpe de mauvaise qualité.
Par exemple, si des pièces actives (électrodes, tuyères...) prévues pour
supporter une intensité de 30 A sont utilisées avec un courant de 300 A, celles-ci
seront détruites par fusion et cela entraínera généralement la destruction
d'au moins une partie du corps de torche.
Par ailleurs, il en va de même pour les fluides mis en oeuvre.
Par exemple, une électrode en tungstène prévue pour fonctionner sous
azote ne fonctionnera pas longtemps si le gaz est de l'oxygène ou un autre gaz
oxydant.
De telles destructions inopinées des éléments de la torche engendrent
des coûts non négligeables en temps et/ou en argent qui sont inacceptables du
point de vue industriel.
Afin de résoudre ce problème, la solution la plus simple serait de mettre
un repère de couleur ou un marquage sur chaque tête de torche.
Toutefois, cette solution n'est pas idéale car, avec le temps et les
salissures dues aux fumées, il peut y avoir confusion entre différentes têtes de
torche puisque la peinture ou l'encre peuvent s'effacer, un éclairage
suffisamment puissant est nécessaire pour pouvoir distinguer visuellement une
couleur ou un marquage, des marques gravées peuvent s'encrasser et devenir
illisibles....
Une autre solution consisterait à utiliser un capteur photoélectrique
permettant de détecter la présence de la tête de torche sur le corps de torche.
Cependant, là encore la solution n'est pas idéale, puisque l'information
pouvant être recueillie est alors de type binaire, c'est-à-dire 0 ou 1, ce qui ne
permet pas de différencier différentes têtes de torches les unes des autres.
Par ailleurs, des problèmes tout-à-fait similaires se posent lorsqu'il s'agit
de pouvoir reconnaítre une pièce d'usure spécifique, telle une électrode ou une
tuyère, ayant été montée sur la tête d'une torche à plasma, quelle soit
dissociable ou non du corps de torche.
En effet, un problème analogue se pose avec les pièces d'usure pour
torches à arc électrique, à savoir qu'il existe un nombre important de types de
tuyères et d'électrodes présentant chacune des caractéristiques propres et
variables selon le procédé à mettre en oeuvre, par exemple, ainsi que
susmentionné, une électrode avec insert en tungstène prévue pour fonctionner
sous azote ne fonctionnera pas longtemps si le gaz mis en oeuvre durant le
coupage est de l'oxygène ou un autre gaz oxydant et de telles destructions
inopinées de ces pièces d'usure engendrent des coûts non négligeables en
temps et/ou en argent qui sont inacceptables du point de vue industriel.
Là encore, la grande diversité des pièces d'usure existantes engendre
de nombreuses erreurs potentielles pour l'opérateur.
De là, il ne faut pas que l'opérateur puisse donner des consignes de
réglage d'intensité non appropriées avec la pièce d'usure sélectionnée et ce,
sous peine d'engendrer une détérioration de la pièce d'usure ou de la tête de
torche, et d'obtenir ainsi une découpe de mauvaise qualité.
Le but de la présente invention est donc de résoudre le problème
susmentionné se posant avec les torches de travail à l'arc électrique,
notamment à tête démontable, en particulier des torches à plasma, équipée
d'un système permettant d'éviter ou de minimiser toute erreur de montage de la
tête de torche sur le corps de torche ou de choix erroné ou inadapté des pièces
d'usure équipant la tête de torche, en avertissant l'opérateur que la tête de
torche ou la pièce d'usure montée par erreur ne correspond à pas aux
conditions opératoires sélectionnées devant être obtenues.
Dit autrement, le but de l'invention est de proposer une torche équipée
d'un système permettant de vérifier que la tête de torche et/ou les pièces
d'usure présentes sur la torche sont compatibles avec le procédé sélectionné
et avec la plage d'intensité de courant à mettre en oeuvre.
La solution de la présente invention est alors une torche de travail à l'arc
électrique, en particulier une torche à plasma, comprenant :
- un corps de torche comportant des moyens d'alimentation en courant électrique et au moins un passage de fluide ,
- une tête de torche comportant des moyens porte-électrode susceptibles de recevoir une électrode et des moyens porte-tuyère susceptibles de recevoir une tuyère, et
- des moyens d'assemblage/désassemblage permettant d'associer et/ou dissocier la tête de torche du corps de torche,
De plus, l'invention porte aussi sur une torche de travail à l'arc
électrique, en particulier une torche à plasma, comprenant un corps de torche
comportant des moyens d'alimentation en courant électrique et au moins un
passage de fluide, et une tête de torche comportant des moyens porte-électrode
susceptibles de recevoir une électrode et des moyens porte-tuyère
susceptibles de recevoir une tuyère, caractérisée en ce que l'électrode portée
par les moyens porte-électrode et/ou la tuyère portée par les moyens porte-tuyère
comporte(nt) un élément d'identification à partir duquel peut être extrait
ou déterminé un signal de valeur spécifique préfixée et identifiable.
Selon un encore un autre aspect, l'invention concerne aussi une torche)
de travail à l'arc électrique, en particulier une torche à plasma, comprenant un
corps de torche comportant des moyens d'alimentation en courant électrique et
au moins un passage de fluide, et une tête de torche, la tête de torche et/ou le
corps de torche comportant des moyens porte-pièce consommable
susceptibles de recevoir au moins une pièce consommable choisie parmi les
tuyères, les électrodes, les ensembles cartouche combinant tuyère et
électrode, les tubes plongeurs et les diffuseurs de gaz ou d'eau, caractérisée
en ce qu'au moins une desdites pièces consommables comporte un élément
d'identification à partir duquel peut être extrait ou déterminé un signal de valeur
spécifique préfixée et identifiable.
Dans le cadre de la présente invention, le terme "signal" est considéré
comme étant synonyme du terme "information" ; dès lors, on utilisera
indifféremment l'un ou l'autre de ces termes.
Selon le cas, la torche de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs
des caractéristiques suivantes :
- le corps de torche comprend des moyens de transmission de signal permettant d'acheminer le signal provenant de l'élément d'identification à travers au moins une partie dudit corps de torche et, de préférence, jusqu'à une unité de traitement de signal.
- l'élément d'identification est choisi parmi les résistances, les condensateurs, les diodes (telles les diodes de signal ou les diodes Zener), les bobines, les pastilles réfléchissantes, les systèmes utilisant le principe des télécommandes à infrarouge ou à radiofréquence, les éléments de "carte à puce" et les éléments magnétiques ou aimantés, ou les combinaisons de plusieurs de ces éléments, par exemple un ensemble RLC combinant résistance, bobine et condensateur, de préférence l'élément d'identification est choisi parmi les résistances.
- le signal de valeur spécifique est au moins un signal d'intensité, de tension, de capacité, de fréquence, de longueur d'onde lumineuse, infrarouge ou radio, de préférence un signal d'intensité ou de tension.
- l'unité de traitement de signal est reliée à un directeur de commande, de préférence le directeur de commande pilote au moins une source de courant, au moins une source de fluide et/ou des moyens de déplacement de la torche selon au moins un axe X, Y et/ou Z.
Selon un autre aspect, l'invention concerne aussi une tête de torche à
plasma comportant des moyens porte-électrode susceptibles de recevoir une
électrode et des moyens porte-tuyère susceptibles de recevoir une tuyère,
caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, un élément d'identification à
partir duquel peut être extrait ou déterminé un signal de valeur spécifique
préfixée et identifiable.
Selon le cas, la tête de torche à plasma de l'invention peut comprendre
l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- l'élément d'identification est choisi parmi les résistances, les condensateurs, les diodes, les bobines, les pastilles réfléchissantes, les systèmes utilisant le principe des télécommandes à infrarouge ou à radiofréquence, les éléments magnétiques ou aimantés, les éléments de carte à puce et leurs combinaisons, de préférence l'élément d'identification est choisi parmi les résistances.
Selon encore un autre aspect, l'invention porte sur un procédé de
commande d'une torche de travail à l'arc électrique, en particulier une torche à
plasma, comportant une tête de torche selon l'invention fixée sur un corps de
torche, dans lequel on procède selon les étapes de :
Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre l'une ou
plusieurs des caractéristiques suivantes
- le signal de valeur spécifique est au moins un signal d'intensité, de tension, de capacité, magnétique, de fréquence, de longueur d'onde lumineuse, infrarouge ou radio, de préférence un signal d'intensité ou de tension.
- le contrôle de l'alimentation de la torche en courant électrique et en
fluide comprend au moins une des étapes suivantes :
- (i) permettre l'alimentation de la torche en courant électrique et en fluide de manière à débuter une opération de travail à l'arc, lorsque la comparaison réalisée à l'étape (b) montre que la valeur du signal spécifique déterminé est égal ou proche de la valeur de référence ou de consigne ; et
- (ii) interdire l'alimentation de la torche en courant électrique et en fluide de manière à empêcher le démarrage d'une opération de travail à l'arc, lorsque la comparaison réalisée à l'étape (b) montre que la valeur du signal spécifique déterminé est différente de la valeur de référence ou de consigne.
L'invention porte aussi sur une tuyère ou une électrode pour torche de
travail à l'arc électrique, en particulier une torche à plasma, comprenant un
élément d'identification comme susmentionné.
L'invention a trait aussi à un procédé de coupage plasma d'au moins
une pièce métallique, dans lequel on utilise une torche à plasma, une tête de
torche à plasma et/ou dans lequel on met en oeuvre un procédé de commande
selon l'invention pour piloter une torche à plasma.
En d'autres termes, la solution apportée par la présente invention
repose essentiellement sur l'incorporation dans la tête de torche d'un système
d'identification pouvant signaler immédiatement et efficacement à l'opérateur
que la tête de torche mis en place n'est pas compatible avec le procédé
sélectionné et/ou avec l'intensité de courant et/ou avec un autre paramètre
opératoire.
L'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide des figures
annexées données à titre illustratif mais non limitatif.
La Figure 1 est un schéma de principe de fonctionnement d'une torche à
tête démontable selon la présente invention.
La torche 1 à plasma, tout-à-fait analogue à celle décrite par exemple
dans le document EP-A-599709 incorporé ici par référence, comprend un corps
de torche ou embase 3, sur lequel est monté la tête 2 de torche équipée du
système d'identification selon l'invention. La torche 1 est alimentée en fluides
provenant de sources de fluides 100, notamment en gaz plasmagène et en eau
de refroidissement, et est aussi alimentée en courant électrique issu d'un
générateur de courant 110 relié, d'une part, à la pièce à couper 120 et, d'autre
part, à l'électrode de la torche 1 et la tuyère.
Le système d'identification de l'invention se compose d'un élément 5
d'identification et des moyens de transmission 4 de signal reliant cet élément 5
d'identification à une unité de traitement 6 de signal qui communique elle-même
avec un directeur de commande 8 de torche permettant notamment de
commander ou non un déplacement de la torche 1 selon l'axe Z.
L'élément 5 d'identification inclus dans la tête 2 de la torche 1 est, par
exemple, une résistance, un condensateur ou une bobine ayant une valeur
déterminée connue pour chaque nez ou tête 2 de torche. On peut également
envisager d'autres types d'éléments d'identification 5 comme notamment une
pastille réfléchissante, un système utilisant le principe des télécommandes à
infrarouge ou à radiofréquence, ou encore un élément de carte à puce ou un
élément magnétique ou aimanté, ou leurs combinaisons.
Par élément de carte à puce, on entend la partie active de la carte, c'est-à-dire
le circuit intégré ou "puce" encapsulé dans le plastique servant de
support. Il en existe plusieurs types différents envisageables, par exemple un
premier type avec connecteur apparent comme celui des cartes de paiement
bancaires ou analogues qui ont deux modes de fonctionnement, à savoir la
lecture de la bande magnétique située sur une des faces de la carte et/ou
écriture d'informations inscrites dans la mémoire ; un deuxième type comme
celui des badges d'accès éventuellement avec système de lecture à distance,
par exemple par liaison radio ; dans ce cas, une antenne est associée à la
puce servant à l'alimentation électrique et au transfert d'informations
numériques.
Etant donné que l'élément d'identification 5 peut prendre différentes
valeurs, il est possible de différencier ainsi un grand nombre de têtes 2 de
torche différentes, les unes des autres, dès lors que chaque tète 2 de torche
est munie d'un élément 5 d'identification ayant une valeur spécifique préfixée et
identifiable.
Cet élément 5 d'identification est relié à une unité de traitement 6 du
signal permettant d'avertir l'opérateur s'il à fait un mauvais choix, de vérifier la
présence des fluides nécessaires, de détecter la présence de la tête 2 de
torche adaptée au procédé à mettre en oeuvre et ainsi autoriser ou non la mise
en marche du procédé de coupage. L'unité de traitement 6 du signal est gérée
par un directeur de commande 8 dont le rôle est de superviser tous les
composants nécessaire au bon déroulement de l'opération de coupage.
Le traitement du signal est assuré par la mesure, par exemples, soit :
- d'un courant ou d'une tension si l'on utilise une résistance alimentée respectivement par une source fixe de tension ou de courant,
- d'une capacité si l'on utilise un condensateur,
- d'une fréquence si l'on utilise une bobine,
- d'une longueur d'onde lumineuse si l'on utilise un réflecteur,
- d'un récepteur infra rouge ou radio, et
- d'un autre dispositif comme un lecteur de carte à puce.
La mesure est traitée ensuite, par exemple, à l'aide d'un convertisseur
analogique/digital de type approprié au signal.
Le logiciel de gestion du directeur de commande 8 peut prévenir
l'opérateur, en cas d'erreur de choix de tête 2 de torche, comme schématisé
sur les organigrammes des figures 2 et 3.
Par exemple, si l'opérateur veut couper une pièce dans une tôle d'acier
au carbone de 4 mm d'épaisseur, il consulte un barème ou une table de
correspondance fourni par le constructeur qui lui indique d'utiliser le procédé
sous oxygène sec à 60 A, ainsi que le type de pièces actives à utiliser.
L'opérateur équipe donc une deuxième tête de torche avec celles-ci
pendant qu'il coupe, par exemple, une tôle d'acier inoxydable d'épaisseur 10
mm avec un procédé à 120 A utilisant de l'azote et un tourbillon d'eau et
mettant en oeuvre une première tête de torche présentant des caractéristiques
différentes.
Une fois que la pièce de travail est terminée, il remplace la première tête
de torche par la deuxième tête de torche, programme 60 A et modifie la vitesse
de coupe comme spécifié sur le barème avant de lancer le programme
d'exécution.
En cas de mauvais choix de tête ou de programme non adapté à la tête
de torche choisie, l'opérateur sera immédiatement averti par le système
d'identification de l'invention.
De préférence, on utilise préférentiellement, en tant que système
d'identification monté sur la torche à tête démontable, un élément 5 de type
résistif (résistance...) car un tel élément est simple à mettre en oeuvre, peu
coûteux, fiable et peu sensible aux parasites d'un milieu industriel.
En utilisant une source de courant constante de 20 mA et en désirant
une discrimination de 1V pour éviter des confusions, les valeurs de résistance
seront comprises entre 50 et 600 Ω avec un pas de 50 Ω pour mesurer
respectivement une tension de 1 à 12 V avec un pas de 1 V ; la puissance de
la résistance étant de 1/4 de Watt.
Selon la loi d'Ohm U = RI, le courant étant constant, la tension est
directement fonction de la valeur de la résistance.
Il suffit alors d'affecter dans une table de correspondance, en regard de
chaque valeur de tension, une limite d'intensité et un procédé qui par
conséquent impose des fluides (gaz, tourbillon d'eau, double flux....).
Le tableau I ci-après montre un exemple de possibilités.
| CODAGE | IDENTIFICATION | |||
| Intensité (en mA) | Résistance (en Ω) | Tension (en V) | Intensité de coupe (en A) | Procédé (gaz) |
| 20 | 50 | 1 | ≤ 90 | Ar/H2 |
| 20 | 100 | 2 | ≤ 90 | O2 |
| 20 | 150 | 3 | ≤ 90 | N2 |
| 20 | 200 | 4 | ≤ 90 | N2 + VE |
| 20 | 250 | 5 | ≤ 90 | O2 + DF |
| 20 | 300 | 6 | ≤ 90 | Ar/H2 + DF |
| 20 | 350 | 7 | de 120 à 150 | Ar/H2 |
| 20 | 400 | 8 | de 120 à 150 | O2 |
| 20 | 450 | 9 | de 120 à 150 | N2 |
| 20 | 500 | 10 | de 120 à 150 | N2 + VE |
| 20 | 550 | 11 | de 120 à 150 | O2 + DF |
| 20 | 600 | 12 | de 120 à 150 | Ar/H2 + DF |
| VE : "vortex" d'eau - DF : double flux |
Comme détaillé sur la figure 6, les connections électriques de l'élément
5 d'identification peuvent être assurées au niveau de la tête 2 de torche par
une prise 15 de type jack mâle de 3.5 mm de diamètre et, comme représenté
sur la figure 7, dans l'embase 3 par une prise 16 de type jack femelle, ce qui
permet d'accoupler facilement la tête 2 de torche sur l'embase 3 par un simple
mouvement de bas en haut ; la position en rotation étant déjà imposée par les
autres connections (gaz plasma, connexion tuyère, commandes du vérin, ...).
Comme montré sur la figure 1, deux conducteurs électriques suffisent
pour relier l'embase 2 à l'unité de traitement en faisant partie du faisceau.
Toutefois, dans d'autres cas, un seul conducteur électrique pourra suffire, d'en
d'autres plus de deux conducteurs seront nécessaires.
Les figures 4 et 5 représentent, quant à elles, des versions industrielles
possibles de têtes 2 de torche selon l'invention montrées, respectivement,
dépourvue de pièces actives et/ou de pièces d'usure (fig. 4) et équipée de
telles pièces d'usure (fig. 5), notamment une tuyère 22 et une électrode 20 ;
ces têtes 2 de torche peuvent être montées sur l'embase 3 de la figure 7.
La tête 2 de torche comporte des moyens porte-électrode 10
susceptibles de recevoir, par exemple par vissage, une électrode 20 munie
d'un insert émissif 21, et des moyens porte-tuyère 12 susceptibles de recevoir
et de maintenir, par exemple aussi par vissage, la tuyère 22 percée d'un orifice
axial 23 d'éjection du jet de plasma.
Des moyens d'assemblage/désassemblage, comportant une cage à bille
18 et une pièce externe 19 axialement mobile coopérant avec ladite cage à
bille 18, comme expliqué dans EP-A-599709, permettent d'associer et/ou
dissocier facilement et rapidement la tête 2 de torche du corps 3 de torche.
Selon l'invention, l'élément 5 d'identification est porté par la tête 2 de
torche et est, dans ce cas, une résistance à partir de laquelle peut être extrait
ou déterminé un signal de valeur spécifique préfixée et identifiable, à savoir un
signal d'intensité ou de tension.
Bien que les exemples de réalisation ci-dessus concernent uniquement
un système d'identification de la tête de torche d'une torche à plasma à tête
démontable, ce système d'identification est applicable stricto sensu à
l'identification des pièces d'usure ou pièces consommables pour torche à arc
électrique, telles les tuyères, les électrodes, un ensemble "cartouche"
comprenant une tuyère et une électrode tel que décrit dans le document EP-A-326445,
le tube plongeur ou le diffuseur de gaz pour torche ou les dispositifs
additionnels susceptibles d'équiper une torche à l'arc, comme un dispositif de
création d'un tourbillon d'eau, tel un diffuseur d'eau, ou système double flux
avec une deuxième tuyère située en aval de la première tuyère, étant donné
que tous ces dispositifs incluent chacun un corps et une ou des pièces
démontables et qu'il faut donc identifier pour chaque dispositif la présence
globale et chacune des pièces actives.
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- Torche (1) de travail à l'arc électrique, en particulier une torche à plasma, comprenant :caractérisée en ce que la tête (2) de torche comporte, en outre, un élément d'identification (5) à partir duquel peut être extrait ou déterminé un signal de valeur spécifique préfixée et identifiable.un corps (3) de torche comportant des moyens d'alimentation en courant électrique et au moins un passage de fluide ,une tête (2) de torche comportant des moyens porte-électrode (10) susceptibles de recevoir une électrode (20) et des moyens porte-tuyère (12) susceptibles de recevoir une tuyère (22) , etdes moyens d'assemblage/désassemblage permettant d'associer et/ou dissocier la tête (2) de torche du corps (3) de torche,
- Torche (1) de travail à l'arc électrique, en particulier une torche à plasma, comprenant un corps (3) de torche comportant des moyens d'alimentation en courant électrique et au moins un passage de fluide, et une tête (2) de torche, la tête (2) de torche et/ou le corps (3) de torche comportant des moyens porte-pièce consommable susceptibles de recevoir au moins une pièce consommable choisie parmi les tuyères (22), les électrodes (20), les ensembles cartouche combinant tuyère et électrode, les tubes plongeurs et les diffuseurs de gaz ou d'eau, caractérisée en ce qu'au moins une desdites pièces consommables comporte un élément d'identification (5) à partir duquel peut être extrait ou déterminé un signal de valeur spécifique préfixée et identifiable.
- Torche (1) de travail à l'arc électrique, en particulier une torche à plasma, comprenant un corps (3) de torche comportant des moyens d'alimentation en courant électrique et au moins un passage de fluide, et une tête (2) de torche comportant des moyens porte-électrode (10) susceptibles de recevoir une électrode (20) et des moyens porte-tuyère (12) susceptibles de recevoir une tuyère (22), caractérisée en ce que l'électrode (20) portée par les moyens porte-électrode (10) et/ou la tuyère (22) portée par les moyens porte-tuyère (12) comporte un élément d'identification (5) à partir duquel peut être extrait ou déterminé un signal de valeur spécifique préfixée et identifiable.
- Torche selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le corps (3) de torche comprend des moyens de transmission (4) de signal permettant d'acheminer le signal provenant de l'élément d'identification (5) à travers au moins une partie dudit corps (3) de torche et, de préférence, jusqu'à une unité de traitement (6) de signal.
- Torche selon l'une des revendication 1 à 4, caractérisée en ce que l'élément d'identification (5) est choisi parmi les résistances, les condensateurs, les bobines, les diodes, les pastilles réfléchissantes, les systèmes utilisant le principe des télécommandes à infrarouge ou à radiofréquence, les éléments de carte à puce, les éléments magnétiques ou aimantés, et les combinaisons de plusieurs de ces éléments, de préférence l'élément d'identification (5) est choisi parmi les résistances.
- Torche selon l'une des revendication 1 à 5, caractérisée en ce que le signal de valeur spécifique est au moins un signal d'intensité, de tension, de capacité, de fréquence, de longueur d'onde lumineuse, infrarouge ou radio, ou magnétique, de préférence un signal d'intensité ou de tension.
- Torche selon l'une des revendication 1 à 6, caractérisée en ce que l'unité de traitement (6) de signal est reliée à un directeur de commande (8), de préférence le directeur de commande (8) pilote au moins une source de courant (110), au moins une source de fluide (100) et/ou des moyens de déplacement de la torche (1) selon au moins un axe X, Y et/ou Z.
- Torche selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'assemblage/désassemblage permettant d'associer et/ou dissocier la tête (2) de torche du corps (3) de torche.
- Tête (2) de torche à plasma comportant des moyens porte-électrode (10) susceptibles de recevoir une électrode (20) et des moyens porte-tuyère (12) susceptibles de recevoir une tuyère (12), caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, un élément d'identification (5) à partir duquel peut être extrait ou déterminé un signal de valeur spécifique préfixée et identifiable.
- Tête (2) de torche selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'élément d'identification (5) est choisi parmi les résistances, les diodes, les condensateurs, les bobines, les pastilles réfléchissantes, les systèmes utilisant le principe des télécommandes à infrarouge ou à radiofréquence, les éléments magnétiques ou aimantés, les éléments de carte à puce, et leurs combinaisons, de préférence l'élément d'identification (5) est choisi parmi les résistances.
- Tuyère (22) pour torche (1) de travail à l'arc électrique, en particulier une torche à plasma, comprenant un élément d'identification (5) à partir duquel peut être extrait ou déterminé un signal de valeur spécifique préfixée et identifiable, de préférence l'élément d'identification (5) est choisi parmi les résistances, les diodes, les condensateurs, les bobines, les pastilles réfléchissantes, les systèmes utilisant le principe des télécommandes à infrarouge ou à radiofréquence, les éléments magnétiques ou aimantés, les éléments de carte à puce, et leurs combinaisons.
- Electrode (20) pour torche (1) de travail à l'arc électrique, en particulier une torche à plasma, comprenant un élément d'identification (5) à partir duquel peut être extrait ou déterminé un signal de valeur spécifique préfixée et identifiable, de préférence l'élément d'identification (5) est choisi parmi les résistances, les diodes, les condensateurs, les bobines, les pastilles réfléchissantes, les systèmes utilisant le principe des télécommandes à infrarouge ou à radiofréquence, les éléments magnétiques ou aimantés, les éléments de carte à puce, et leurs combinaisons.
- Procédé de commande d'une torche (1) de travail à l'arc électrique, en particulier une torche à plasma, comportant une torche (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel on procède selon les étapes de :(a) détermination et/ou extraction d'un signal de valeur spécifique préfixée dudit élément d'identification (5) ;(b) traitement dudit signal de valeur spécifique déterminé ou extrait à l'étape (a) par comparaison de la valeur dudit signal avec au moins une valeur de référence ou de consigne ;(c) contrôle de l'alimentation de la torche (1) en courant électrique et en au moins un fluide en fonction du résultat de la comparaison réalisée à l'étape (b).
- Procédé de commande selon la revendication 13, caractérisé en ce que le signal de valeur spécifique est au moins un signal d'intensité, de tension, de capacité, de fréquence, magnétique, de longueur d'onde lumineuse, infrarouge ou radio, de préférence un signal d'intensité ou de tension.
- Procédé de commande selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que le contrôle de l'alimentation de la torche (1) en courant électrique et en fluide comprend au moins une des étapes suivantes :(i) permettre l'alimentation de la torche (1) en courant électrique et en fluide de manière à débuter une opération de travail à l'arc, lorsque la comparaison réalisée à l'étape (b) montre que la valeur du signal spécifique déterminé est égal ou proche de la valeur de référence ou de consigne ; et(ii) interdire l'alimentation de la torche (1) en courant électrique et en fluide de manière à empêcher le démarrage d'une opération de travail à l'arc, lorsque la comparaison réalisée à l'étape (b) montre que la valeur du signal spécifique déterminé est différente de la valeur de référence ou de consigne.
- Procédé de coupage plasma d'au moins une pièce métallique, dans lequel on utilise une torche à plasma selon l'une des revendications 1 à 3 et/ou dans lequel on met en oeuvre un procédé de commande selon l'une des revendications 13 à 15 pour piloter une torche à plasma.