FR2591516A1 - Machines a decouper automatiquement l'intersection d'un tube avec un ou plusieurs tubes et/ou un ou plusieurs plans - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet des machines pour découper l'intersection d'un tube avec un ou plusieurs tubes et/ou un ou plusieurs plans. Une machine selon l'invention comporte un support de tube fixe 4, qui comporte un bâti 7 percé d'un alésage 8, lequel bâti porte une couronne à galets alternés portant un mandrin 10, 11 de fixation du tube et une couronne dentée 12 qui engrène avec un pignon 13 entraîné par un servomoteur 19. Elle comporte un deuxième support de tube 5 qui comporte une couronne à galets alternés 25 qui porte un mandrin de fixation du tube 26, 27 et qui tourne librement. Ce deuxième support 5 est monté sur un chariot motorisé 22 qui se déplace le long d'une crémaillère 30. Une application est la découpe des intersections de tube destinés à construire des structures mécanosoudées. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

L'invention a pour objet des machines pour découper automatiquement L'intersection d'un tube avec un ou plusieurs tubes et/ou un ou plusieurs plans sur lesquels ledit tube doit être soudé.

Le secteur technique de L'invention est celui de la construction des robots mécaniques destinés à découper un tube ou une virole cylindrique suivant une ligne d'intersection déterminée par le ou Les tubes et/ou le ou les plans sur lesquels ledit tube doit être soudé Le long de ladite Ligne d'intersection.

On contact déjà des machines pour découper automatiquement des tubes.

Le brevet U.S. 4.384.901 (J. SWOBODA) décrit une machine dans laquelle le tube à découper est monté sur des galets qui L'entraînent en rotation autour de son axe. La torche de découpage est montée sur un chariot qui coulisse parallèlement à L'axe du tube et - sur un secteur circulaire qui permet de régler manuellement l'incli- naison longitudinale de la torche et donc l'angle de chanfreinage.

Le brevet U.S. 4.349.182 (M. BLACKBURN) décrit une machine du même type dans laquelle Le tube est posé sur des galets qui l'entrainent en rotation et la torche est déplaçable en translation suivant un axe Y parallèle à L'axe X du tube et Le long de son axe w et en rotation autour d'un axe Z perpendiculaire à L'axe
X du tube afin de faire varier L'angle de chanfreinage.

Dans ces machines connues, le tube à découper est posé sur des galets ou des rouleaux qui l'entra;nent en rotation. Par suite des défauts géométriques des tubes qui sont fréquemment ovalisés, ce mode d'entrainement par La périphérie du tube entraîne des défauts de centrage du tube et un manque de précision de La découpe qui risque d'entraîner des défauts de soudure surtout lorsque celle-ci est également réalisée sur une machine à souder automatiquement.

Les machines à découper connues ne permettent pas de réaliser un chanfrein dit évolutif, c'est-à-dire un angle de chanfrein qui varie tout au long d'une même découpe suivant une loi déterminée pour obtenir une section du cordon de soudure la plus constante possible lorsque la soudure est réalisée avec une machine à souder.

Un objectif de la présente invention est de procurer une machine à découper automatiquement des tubes qui peut s'adapter facilement aux paramètres géométriques de l'intersection (angle de
L'axe du tube à découper avec L'axe du ou des tubes ou le ou les plans sur lesquels le tube à découper doit être soudé, éventuellement distance entre Les axes des tubes si ces axes ne sont pas dans un même plan, diamètre et épaisseur des tubes.

Un autre objectif de L'invention est de procurer une machine à découper les tubes qui permet de réaliser des chanfreins évolutifs suivant une loi déterminée par les règlements en cours dans les constructions mécanosoudées et qui permet,en même temps, d'obtenir une vitesse de coupe adaptée aux variations de L'épaisseur de métal à découper dues aux variations de l'angLe de chanfrein.

Les machines à découper les tubes selon L'invention sont du type connu comportant un support de tube motorisé qui permet de faire tourner le tube à découper autour de son axe et un support du chalumeau de découpage qui permet de déplacer Ledit chalumeau suivant plusieurs axes.

Les objectifs de L'invention sont atteints au moyen d'une machine dans laquelle le support de chalumeau comporte des moyens permettant de déplacer ledit chalumeau suivant trois axes trirectangulaires dont L'un est parallèle à L'axe du tube et dont un autre est vertical et des moyens pour incliner Longitudinatement ledit cha Plumeau en le faisant pivoter autour d'un axe horizontal qui est perpendiculaire et tangent à La génératrice supérieure dudit tube.

Selon un mode de réalisation préférentiel, le support de chalumeau comporte un premier chariot motorisé qui se déplace sur des rails parallèles à L'axe dudit tube, lequel premier chariot est entraîné en translation parallèlement à un premier axe horizontal par un servomoteur, associé à une boucle d'asservissement, un deuxième chariot motorisé qui se déplace le long de colonnes de guidage verticales portées par le premier chariot et qui est entraîné en translation parallèlement à un axe vertical par un deuxième servomoteur, associé à une deuxième boucle d'asservissement et un troisième chariot motorisé qui est déplacé en translation par rapport au deuxième chariot parallèlement à un troisième axe horizontal par un troisième servomoteur associé à une boucle d'asservissement et ledit chalumeau est porté par un bras pivotant qui est entraîné en rotation par rapport audit troisième chariot autour d'un axe parallèle à L'axe de déplacement dudit troisième chariot par un quatrième servomoteur as socié à une boucle d'asservissement et Ladite machine comporte une unité centrale de calcul et de mémoire qui calcule à partir des paramètres géométriques des tubes et de leurs positions respectives, les valeurs de consigne correspondant à chaque point de L'intersection et qui transmet ces valeurs de consigne auxdites boucles d'asservissement.

Avantageusement l'angle d'inclinaison du chalumeau, qui définit l'angle du chanfrein, varie suivant une loi qui est enregistrée dans la mémoire de L'unité centrale et La machine comporte un capteur qui mesure ledit angle d'inclinaison et qui est relié à L'interface d'entrée de L'unité centrale, qui est programmée pour calculer en permanence L'épaisseur réelle de métal à découper et pour cal- culer l'évolution desdites valeurs de consigne en fonction de cette épaisseur réelle afin d'obtenir une vitesse de découpe du métal déterminée.

L'invention a pour résultat une nouvelle machine pour découper automatiquement L'intersection d'un tube avec un ou plusieurs tubes et/ou un ou plusieurs plans avec lesquels Ledit tube doit être soudé.

Une machine selon L'invention, dans Laquelle Le chalumeau de découpage est déplaçable suivant trois axes tri rectanguLaires et peut être incliné par pivotement autour d'un axe transversal tangent à La génératrice supérieure du tube et où tous Les mouvements sont commandés par des servomoteurs associés à une unité centrale de calcul qui est programmée pour calculer Les coordonnées des points de la courbe d'intersection en fonction des paramètres géométriques des tubes et de Leurs positions relatives et qui est programmée égaiement pour effectuer une découpe biaise avec un angle de chanfrein suivant une loi d'évolution déterminée, permet d'effectuer automatiquement en une seule opération des découpes de tubes chanfreinées, prêtes à être soudées sur une machine à souder automatique.

Dans le cas où l'on doit effectuer la découpe de l'inter- section d'un tube avec deux tubes ou avec un tube et un plan, par exemple pour réaliser un noeud d'une structure, une machine selon
L'invention permet de réaliser automatiquement,en une seule opération une telle découpe, de forme complexe, avec les chanfreins de soudure.

Grâce au fait que Le tube à découper est supporté par une ou deux couronnes à galets alternés, il est maintenu parfaitement centré par rapport à L'axe de rotation pendant la découpe.

Une machine selon L'invention permet de respecter une vitesse de coupe du métal compatible avec L'épaisseur réelle du métal b découper qui varie par suite de la variation de l'angle d'inclinaison du chalumeau de découpage.

Une machine selon L'invention, dans laquelle Le support du chalumeau de découpe comporte un palpeur qui permet de mesurer les écarts entre La position théorique de La génératrice supérieure du tube et la position réelle due aux défauts géométriques et où la va
Leur de consigne de la position en hauteur du chalumeau est corrigée de la valeur des écarts mesurés permet de maintenir la flamme de découpe à La bonne distance du métal malgré les défauts géométriques du tube à découper.

La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère Limitatif, un exemple de réalisation d'une machine selon L'invention, destinée à découper des intersections de tubes.

La figure 1 est une vue en éLévation d'une machine selon
L'invention.

La figure 2 est une coupe axiale du support de tube motorisé.

La figure 3 est une vue de dessus d'un autre mode de réalisation du support de tube motorisé.

La figure 4 est une coupe transversale du support de la tête de découpage.

La figure 5 est une coupe transversale à plus grande échelle de la tête de découpage.

La figure 6 est un schéma des circuits et composants électroniques d'une machine selon L'invention.

Une machine selon l'invention est destinée à découper automatiquement l'intersection d'un tube 1, d'axe x xl avec un ou plusieurs tubes ou avec un ou plusieurs plans ou avec un ou plusieurs tubes et un ou plusieurs plans, l'axe du tube à découper pouvant être incliné par rapport aux plans ou par rapport aux axes des tubes sur lesquels il doit être soudé. Dans le cas d'une intersection de tubes, L'axe du tube à découper peut, de plus, ne pas recouper les axes des tubes sur lesquels il doit être soudé. Le mot tube est utilisé dans un sens général pour désigner des corps cylindriques, ayant une section transversale sensiblement circulaire, lesquels corps peuvent être des tubes ou des réservoirs.

Une machine selon L'invention est utilisée par exemple pour effectuer automatiquement les découpes de tubes destinés à être soudés l'un à L'autre, pour constituer les noeuds d'une structure tubulaire, par exemple d'une plateforme en mer. Elle peut être utilisée également pour découper les intersections de deux tubes dont l'un doit être soudé en dérivation sur l'autre.

Le problème à résoudre est de découper automatiquement au moyen d'un chalumeau de découpage 3, L'intersection d'un tube 1 avec un ou plusieurs tubes ou avec un ou p#lusieurs plans obliques par rapport à l'axe du tube ou même avec un ou plusieurs tubes et un ou plusieurs plans, Laquelle découpe doit être réalisée obliquement par rapport à La surface du tube, afin d'obtenir directement un chanfrein de soudure.

Afin d'obtenir une section transversale du cordon de soudure sensiblement constante tout au long d'une soudure, L'angle du chanfrein de soudure doit être évolutif, c'est-à-dire qu'il doit varier tout au long d'une intersection, ce qui entraîne une épaisseur de découpe variable.

Une machine selon l'invention est conçue pour permettre d'obtenir un chanfrein évolutif grâce à une inclinaison transversale du chalumeau et une vitesse de découpe sensiblement constante tout au long d'une intersection.

La figure 1 représente une vue d'ensemble en élévation d'une machine selon l'invention, destinée à découper des tubes de grande longueur. Cette machine comporte deux supports de tube 4 et 5 qui sont posés sur une plaque d'assise horizontale 6, fixée au sol.

Le support de tube 4 selon la figure 1 est représenté en coupe axiale sur la figure 2. Il comporte un bâti mécanosoudé 7 qui est fixé par tout moyen à la plaque d'assise 6. Le bâti 7 est traversé par un alésage 8 dont le diamètre est supérieur à celui du plus gros tube à découper, de sorte que le tube 1 passe librement à travers cet alésage.

Le bâti 7 supporte une couronne à galets alternés 9, c'est-à-dire un roulement comportant des galets dont les axes sont inclinés alternativement dans deux directions différentes pour résister aux moments de basculement. La couronne 9 comporte une cage interne 9a qui est fixée au bâti coaxialement à l'alésage 8 et une cage externe 9b qui supporte un mandrin cylindrique 10 qui re çoit des mors 11 qui constituent un support centreur du tube 1.

La cage externe 9b porte une couronne dentée 12 avec laquelle engrène un pignon denté 13. Le pignon 13 est monté sur un arbre 14 qui est porté par le bâti 7 par L'intermédiaire de roulements 15.

L'arbre 14 est entraîné en rotation par un servomoteur 19 comportant un moteur électrique ou hydraulique. Le mouvement est transmis à la couronne dentée 13 et le tube 1 est entraîné en rotation autour de son axe x x'. On désigne par la lettre p le déplacement angulaire du tube.

La figure 2 représente un capteur 20 de déplacement angulaire de la couronne dentée 12 qui est constitué par un pignon 20a qui engrène avec ladite couronne dentée et qui entraîne un potentiomè- tre 20b qui délivre un signal qui mesure ana Logiquement le déplace ment angulaire p de L'arbre 1 autour de son axe.

Le capteur 20 est incorporé dans une boucle d'asservissement du servomoteur 19, laquelle comporte des moyens pour comparer
La mesure délivrée par le potentiomètre 20b à une valeur de consigne variable et pour commander automatiquement le servomoteur 19 dans le sens qui annule L'écart.

La figure 3 représente une vue de dessus d'une variante de réalisation de l'entraînement en rotation du tube.

Les parties homologues sont représentées par Les mêmes repères sur les figures 2 et 3.

Selon la variante de la figure 3, la couronne dentée 12 est entrainée en rotation par deux pignons 13a, 13b qui sont montés chacun sur un arbre 14a, 14b portant un pignon conique 16a, 16b, qui engrène avec un deuxième pignon conique 17a, 17b, avec lequel il forme un renvoi d'angle à 900. Les deux pignons 17a et 17b sont montés sur un même arbre 18 qui est entraîné en rotation par un servomoteur 19. L'arbre 18 fait fonction de barre de torsion qui maintient constamment Les dents des pignons 13a et 13b en contact avec les dents de la couronne 12, de sorte que le tube est entraîné en rotation sans jeu, ce qui est très important pour la précision du positionnement du tube pendant la découpe.

Lorsque Les tubes à découper sont des tubes courts, on peut utiliser un seul support de tube 4 pour maintenir le tube et pour
L'entraîner en rotation pendant La découpe d'une intersection 2.

La figure 1 représente un mode de réalisation préférentiel d'une machine qui comporte un second support de tube- 5 permettant de supporter des tubes longs. Ce second support 5 comporte un bâti 21 qui est porté par un chariot 22 équipé de galets 23 qui se déplacent sur un chemin de roulement parallèle à L'axe du tube.

Le bâti 21 est traversé de part en part par un alésage 24 de même diamètre que L'aLésage 8, de sorte que les plus gros tubes à découper peuvent traverser le bâti 21. Le bâti 21 porte une couronne à galets alternés 25, dont une cage est fixée au bâti, coaxiatement à L'alésage 24, tandis que la deuxième cage porte un mandrin cylindrique 26 qui est équipé de mors 27 de centrage et de fixation du tube. La couronne 25 est montée librement rotative par rapport au bâti 21.

Le chariot 22 est motorisé. IL porte un servomoteur composé d'un moteur 28a, électrique ou hydraulique,et d'un réducteur 28b qui entraîne un pignon 29 qui engrène avec une crémaillère fixe 30 qui est fixée à La semelle 6 parallèlement à L'axe x x' du tube.

Le servomoteur comporte une boucle d'asservissement dont fait partie un capteur de déplacement linéaire qui est constitué par exemple par deux poulies de renvoi 31a et 31b sur lesquelles passeun câble sans fin 32 dont Les deux extrémités sont fixées au chariot 22 de sorte que les déplacements du chariot entraînent la rotation des poulies. L'une des poulies, par exemple la poulie 31a, entraîne en rotation un potentiomètre coaxial 33 qui délivre un signal analogique du déplacement linéaire du chariot 22 ou un codeur qui délivre un signal numérique.

Dans le cas fréquent ou l'on doit effectuer sur un même tube deux découpes successives qui doivent être écartées d'une distance déterminée l, après avoir fait la première découpe, on débloque le mors 11, de façon à rendre le tube indépendant du premier support, puis on déplace le chariot 22 d'une longueur l vers la gauche que
L'on mesure sur le capteur 33 et on serre à nouveau les mors 11.

Pendant que l'on effectue une découpe, le chariot 22 est
Libre de se déplacer longitudinalement afin d'éviter de créer des contraintes dans Le tube qui peut se dilater librement.

On contact des machines à découper automatiquement des tubes dans lesquelles Les tubes sont posés sur des galets, mais ce type de support entraîne des erreurs de centrage des tubes par suite de l'ovalisation fréquente de ceux-ci, d'où des découpes peu précises.

Les supports selon L'invention constitués par des couronnes à galets alternés permettent d'obtenir un bon positionnement de l'axe du tube et des découpes plus précises.

La figure 5 représente schématiquement le support 34 de la tête de découpage qui comporte généralement un chalumeau oxyacétylénique 3 ou un chalumeau à plasma, ou tout autre chalumeau de découpe habituel.

La figure 4 est une coupe transversale selon IV-IV de la figure 1.

On retrouve sur la figure 4 le support de tube fixe 7 et un tube à découper 1, qui est entrainé en rotation dans le sens de la flèche p. Pour la clarté du dessin, on n'a pas représenté sur cette figure le mandrin 10 et les mors 11.

Le support de chalumeau 34 comporte un premier chariot motorisé 36 qui est équipé de galets 37 à axe horizontal, qui roulent sur un chemin de roulement parallèle à L'axe x x' du tube 1.

Ce chemin de roulement est constitué par exemple par des rails 38a, 38b fixés sur un socle 39, qui est relié rigidement au bâti 7.

Le chariot 36 comporte, en outre, des galets 40 à axe vertical qui roulent contre les flancs d'un rail ou des deux raiLs et qui assurent le guidage latéral du chariot. Le socle 39 comporte une crémaillère 41, qui est parallèle aux rails 38a et 38b.

Le chariot 36 porte un servomoteur 42 composé d'un réducteur et d'un moteur électrique ou hydraulique, qui entraîne un pignon denté 43, qui engrène avec la crémaillère 41 et qui déplace le chariot suivant un premier axe X X', parallèle à l'axe x du tube.

Le chariot 36 porte un capteur de déplacement linéaire non représenté sur la figure 4, qui est du même type que le capteur 20 de la figure 2 et qui comporte un pignon qui engrène avec la crémaillère 41 et qui entraîne un potentiomètre qui délivre un signal analogique proportionnel au déplacement linéaire du -chariot ou bien un codeur qui délivre un nombre d'impulsions proportionnel au déplacement du chariot. Ce capteur est incorporé dans une boucle d'asservissement du servomoteur 42.

Le premier chariot motorisé 36 porte une ou plusieurs colonnes verticales 36a, dont l'une est équipée d'une crémaillère verticale 44. Le support de la tête de découpage comporte un deuxième chariot motorisé 45 qui coulisse le long des colonnes 36a.

Le chariot 45 porte un servomoteur 47a non représenté sur la figure 4, qui entraîne un pignon 47 qui engrène avec la crémaillère 44 et qui déplace le deuxième chariot suivant un axe vertical Z Z'. Le chariot 45 porte, en outre, un capteur de dépLacmeent linéaire, constitué par un pignon 48 qui engrène avec La crémaillère 44 et qui entraîne un potentiomètre ou un codeur qui mesure le déplacement linéaire du deuxième chariot et qui est in corporé dans une boucle d'asservissement du servomoteur, qui déplace le chariot suivant l'axe Z Z'.

Le deuxième chariot 45 est creux. Le support de La tête de découpage comporte un troisième chariot qui est constitué par une poutre horizontale 49 qui est équipée d'une crémaillère 50, parallèle à un axe Y Y', lequel est perpendiculaire aux axes X X' et Z Z'.

Le deuxième chariot 45 porte un servomoteur Sia, qui entraîne un pignon 51, qui engrène avec La crémaiLlère 50 pour déplacer la poutre 49 selon l'axe Y Y'.

Le chariot 45 porte, en outre, un capteur 66 de dés la cement linéaire de la poutre 49, constitué par un galet qui engrène avec la crémaillère 50 et qui entraîne en rotation un potentiomètre ou un codeur qui est incorporé dans une boucle d'asservissement du servomoteur entraînant le pignon 51. L'extrémité de La poutre 49 comporte un alésage axial 52, dans lequel est engagé un bras pivotant 53 qui est porté par des roulements 54.

Le bras pivotant 53 est équipé d'une couronne dentée 55.

La poutre 49 porte un servomoteur 56 qui entrasse un pignon 57 qui engrène avec la couronne dentée 55, de sorte que Le servomoteur entrain le bras pivotant 53 en rotation autour d'un axe confondu avec l'axe Y Y' qui est perpendiculaire et tangent à la génératrice supérieure du tube 1.

La poutre 49 porte un capteur de déplacement angulaire 67, non représenté sur la figure 4 qui est constitué par un pignon qui engrène avec La couronne dentée 55 et qui entraîne un potentiomètre ou un codeur qui mesure Le déplacement angulaire ss du bras pivotant. Ce capteur de déplacement angulaire 67 est incorporé dans une boucle d'asservissement du servomoteur 56.

Le bras pivotant 53 porte une pince ou un collier 53a ou tout autre moyen équivalent pour tenir Le chalumeau de découpage 3, qui peut être incliné dans un plan longitudinal pour effectuer des découpes biaises avec un angle de chanfrein ss qui peut varier le long d'une intersection.

Les mouvements des trois chariots 36, 45 et 49 permettent de déplacer le chalumeau 3 suivant trois axes tri rectangulaires pour suivre un trajet déterminé. La rotation p du tube autour de son axe permet de faire tourner le tube pendant une découpe, de sorte que la flamme du chalumeau frappe constamment contre la génératrice supérieure du tube.

Les conduits de gaz flexibles alimentant le chalumeau arrivent à celui-ci par des gaines souples qui permettent de suivre tous les déplacements du chalumeau. Par ces gaines arrivent également les câbles électriques et éventuellement les tuyauteries hydrauliques alimentant les servomoteurs et les capteurs associés à ceux-ci. Des soufflets équipent les chariots et assurent la protection des crémaillères et des pignons d'entraînement.

L'entraînement de la couronne dentée 55 peut être réalisé au moyen d'un système de rattrapage de jeu par deux pignons montés sur une barre de torsion du même type que celui qui est représenté sur La figure 3. De même les entraînementsdes trois chariots par des pignons engrénant avec des crémaillères peuvent comporter deux pignons d'entraînement montés sur une barre de torsion pour rattraper les jeux des dentures.

La figure 5 représente une coupe transversale à plus grande échelle de la tête de découpe. On retrouve sur cette figure l'extré- mité de la poutre 49 comportant un alésage 52, dans lequel est engagé le tourillon du bras pivotant 53 porté par les roulements 54. On retrouve également la couronne dentée 55, le pignon 57 et le servomoteur 56.

Fréquemment les tubes à découper sont ovalisés et s'écartent donc légèrement de la forme géométrique parfaitement circulaire selon laquelle l'équation d'une intersection est calculée. Si l'on s'en tient à l'équation théorique pour calculer les déplacements de la tête de découpage, on aboutit à un positionnement de celle-ci par rapport à La surface externe du tube qui peut entraîner de graves défauts de découpage.

Pour pallier ce risque, Le bras pivotant 53 portant un palpeur qui est constitué par un levier 58 qui est articulé autour d'un axe 59 et qui porte à son extrémité libre un doigt de contact sphérique 60, qui est maintenu au contact de la surface externe du tube par un ressort 61 qui repousse le levier vers le tube.

Le palpeur 58 est associé à un capteur de déplacement angulaire qui est constitué par exemple par un pignon 62 monté sur L'axe 59, qui engrène avec un pignon 63 entraînant un potentiomètre ou un codeur 64.

Avant de commencer une découpe, on place le bras pivotant 53 dans la position où le chalumeau 3 est vertical (ss=O), on fait tourner le tube 1 d'un tour complet (p = 360 ) grâce au servomoteur 19 et on enregistre les écarts mesurés par le capteur 64 entre les positions réelles du palpeur et la position théorique. Ces écarts se traduisent par un écart sur La position du deuxième chariot 45 qui se déplace selon L'axe Z Z'. Ces écarts sont mémorisés en fonction de la position angulaire p du tube.Pendant la découpe, on corrige automatiquement,pour chaque valeur de la position angulaire p, la valeur Z calculée théoriquement de la valeur de
L'écart mesuré, de sorte que la pointe du dard de la fLamme de découpage du chalumeau est toujours positionnée exactement au contact de la génératrice supérieure du tube et La qualité de la découpe est bonne malgré les défauts de dimensionnement ou L'ovalisation des tubes à découper.

La figure 6 est un schéma représentant les composants électroniques d'une machine à découper selon l'invention. Celle-ci comporte une unité centrale électronique, c' est-à-dire un ordinateur composé d'une unité de calcul 74 et de mémoires 75, 76, qui est programmé pour calculer les coordonnées X, Y, Z et p de l'intersection à réaliser ainsi que l'angle de chanfrein ss à partir des dimensions géométriques théoriques des tubes, un tel programme de calcul mathématique étant bien connu de l'homme de l'art. L'unité centrale comporte une unité d'interface 77 pour les entrées et un clavier 78 ou un lecteur de cassettes ou de disquettes permettant d'introduire dans la mémoire vive de L'unité centrale les paramètres géométriques qui définissent L'intersection à réaliser, c'est-à-dire le diamètre et l'épaisseur du ou des tubes, La position d'un tube par rapport à l'autre définie par L'inclinaison de L'axe du premier tube par rapport au second et par le désaxage éventuel, c'est-à-dire la distance entre Les axes des deux tubes dans le cas où Les axes ne sont pas concourrants, le type d'intersection, la vitesse de découpage. L'ordinateur est programmé pour calculer l'angLe B du chanfrein de soudure selon une loi déterminée qui définit L'angle d'inclinaison B du chanfrein tout au long de l'intersection à réaliser.

Les valeurs X, Y, Z, B et p sont calculées en permanence par l'uni té centrale et sont transmises par une unité d'interface des sorties 79 comme valeurs de consigne sur cinq régulateurs 69, 70, 71, 72, 73 qui font partie chacun d'une des boucles d1asservis- sement des cinq servomoteurs 42, 51a, 19, 56 et 47a qui commandent respectivement les déplacements du chariot 36 suivant l'axe X X', le déplacement du chariot 49 suivant L'axe Y Y', la rotation p du tube autour de son axe, l'inclinaison ss du chaLumeau et les déplacements du chariot 45 suivant L'axe Z Z'.

La figure 6 représente un mode de réalisation dans Lequel
Les boucles d'asservissement sont des boucles analogiques. On a représenté sur cette figure les capteurs de déplacement 65, 66, 20, 67 et 48 qui mesurent respectivement les déplacements du chalumeau suivant les axes X X', Y Y', les rotations p du tube, l'inclinaison B du chalumeau et les déplacements suivant L'axe Z Z' et qui émettent un signal analogique.

Dans ce cas, les valeurs numériques X, Y, Z, p et B calculées par L'unité de calcul, sont converties en valeurs analogiques par un convertisseurde L'interface de sortie et les valeurs analogiques sont transmises en permanence comme valeurs de consigne sur les régulateurs 69 à 73. Chaque régulateur effectue la différence entre la valeur de consigne et le signal analogique délivré par le capteur correspondant et il délivre un signal d'écart r qui commande le servomoteur dans le sans qui annule cet écart.

En variante, les signaux analogiques délivrés par les capteurs 65, 66, 20, 67 et 68 peuvent être envoyés sur l'interface d'entrée de L'unité de calcul ou ils sont convertis en valeurs numériques et, dans ce cas, L'uni té centrale est programmée pour cal- culer en permanence, pour chaque paramètre X, Y, Z, p et B, l'écart entre La valeur calculée et la valeur mesurée et pour commander le servomoteur correspondant dans le sens qui annule cet écart.

On a représenté, en outre, sur La figure 6 Le capteur 64 qui mesure Les déplacements angulaires du palpeur 58, Lesquels indiquent la correction à apporter à la valeur de consigne théorique
Z. Dans ce cas, la valeur calculée Z est envoyée en même temps que le signal délivré par le capteur 64 sur un circuit différentiel 80 qui délivre une valeur de consigne corrigée Z'.

La figure 6 représente un mode de réalisation d'une machine permettant de faire varier l'angle B d'inclinaison du chalumeau qui définit l'angle du chanfrein de soudure selon une loi déterminée qui est introduite dans L'unité centrale sous forme de programme enregistré. Pour une épaisseur e de tube déterminée.

e l'épaisseur réelle de métal à découper varie comme cosys
Pour obtenir une découpe de bonne qualité, il-faut que la vitesse de découpe du métal soit modulée en fonction de l'épaisseur réelle à découper. Avant d'effectuer une découpe on entre dans L'ordinateur une vitesse déterminée. L'ordinateur est programmé pour calculer L'évolution des valeurs de consigne X, Y, Z et p pour obtenir une vitesse de coupe déterminée mais celle-ci dépend également de L'angle B du chanfrein. Pour tenir compte de cet angle, la machine comporte un asservissement complémentaire. La valeur de ss mesurée par le capteur 67 est envoyée sur l'interface d'entrée de l'ordinateur où elle est convertie en valeur numérique, de sorte que l'ordinateur calcule à tout instant L'épaisseur réelle à découper
e et calcule l'évolution des valeurs de consigne X, Y, Z et p en tenant compte de cette épaisseur réelle.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Machine à découper L'intersection d'un tube (1) avec un ou plusieurs tubes et/ou un ou plusieurs plans du type comportant un support de tube motorisé (4) permettant de faire tourner Ledit tube autour de son axe (x x') et un support (34) d'un chalumeau à découper (3) permettant de déplacer ledit chalumeau suivant plusieurs axes, caractérisée en ce que ledit support de chalumeau comporte des moyens permettant de déplacer ledit chalumeau suivant trois axes trirectangulaires dont l'un (X X') est parallèle à L'axe (x x') dudit tube (1), dont un deuxième axe (Y Y') est horizontal et perpendiculaire au premier axe (X X') et dont un troisième (Z Z') est vertical et des moyens pour incliner longitudinalement ledit chalumeau en le faisant pivoter autourdudeuxièmehorizontal (Y Y') qui est tangent à la génératrice supérieure dudit tube.

2. Machine à découper selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit support de chalumeau comporte un premier chariot motorisé (36) qui se déplace sur des rails (38a, 38b) parallèles à L'axe (x x') dudit tube, lequel premier chariot est entraîné en translation parallèlement à un premier axe horizontal (X X') par un servomoteur (42), associé à une boucle d'asservissement (65, 69) un deuxième chariot motorisé (45) qui se déplace le long de colonnes de guidage verticales (36a) portées par le premier chariot et qui est entraîné en translation parallèlement à un axe vertical (Z Z') par un deuxième servomoteur (47a), associé à une deuxième boucle d'asservissement (48, 73) et un troisième chariot motorisé (49) qui est déplacé en translation par rapport au deuxième chariot parallèlement à un troisième axe horizontal (Y Y') par un troisième servomoteur (51a) associé à une boucle d'asservissement (66, 70) et ledit chalumeau (3) est porté par un bras pivotant (53) qui est entraîné en rotation par rapport audit troisième chariot autour d'un axe (Y Y') parallèle à L'axe de déplacement dudit troi sième chariot par un quatrième servomoteur (56) associé à une boucle d'asservissement (67, 72) et ladite machine comporte une unité centrale de calcul et de mémoire (74, 75, 76) qui calcul à partir des paramètres géométriques des tubes et de leurs positions respectives, les valeurs de consigne (X Y Z B p)correspondant à chaque point de l'intersection et qui transmet ces valeurs de consigne auxdites boucles d'asservissement.

3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que L'inclinaison longitudinale (B) du chalumeau qui définit l'angle du chanfrein de soudure varie suivant une loi d'évolution enregistrée dans la mémoire de ladite unité centrale et la machine comporte un capteur (67) qui mesure ledit angle d'inclinaison (13), lequel capteur est relié à l'interface d'entrée (77) de ladite unité centrale, laquelle est programmée pour calculer en permanence L'épaisseur réelle de métal à découper et pour calculer l'évolution des valeurs de consigne (X, Y, Z et p) en fonction de cette épaisseur réelle pour obtenir une vitesse de découpe du métal déterminée.

4. Machine selon L'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que chacun desdits chariots motorisés (36, 45, 49) comporte une crémaillère (41, 44, 50) parallèle à la direction (XX', YY', ZZ') de déplacement du chariot, un pignon d'entraînement (43, 47, 51) qui engrène avec ladite crémaiLlère et qui est entraîné par un servomoteur (42, 47a, 51a) et la boucle d'asservissement dudit servomoteur comporte un potentiomètre ou un codeur qui mesure le dépla- cement dudit chariot et qui est entrainé en rotation par un deuxième pignon qui engrène avec ladite crémaillère.

5. Machine selon L'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que ledit bras pivotant (53) comporte une couronne dentée (55) qui engrène avec un pignon (57) entraîne par un servomoteur (56) et la boucle d'asservissement dudit servomoteur comporte un potentiomètre ou un codeur (67) qui est entraîné en rotation par un pignon qui engrène avec ladite couronne dentée.

6. Machine selon L'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que Ledit bras pivotant porte un palpeur composé d'un Levier articulé (58) dont L'extrémité libre est maintenue appuyée par un ressort (61) contre la surface externe du tube (i) et d'un capteur de déplacement angulaire (64) qui délivre un signal proportionnel à L'écart entre les positions en hauteur réelle et théorique de la génératrice supérieure du tube.

7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit capteur (64) est connecté sur un organe différentiel (80) qui reçoit Les vaLeurs de consigne théoriques du déplacement vertical (z) calculées par ladite unité de calcul et qui délivre une valeur de consigne réelle tZ') qui est La valeur théorique corrigée de l'écart me) ure par dudit capteur.

8. Machine selon L'une quelconque des revendications 1 à 3, caractér0sée en ce qu'elle comporte un premier support de tube fixe (4) équipé d'une couronne (9a, 9b) à galets alternés dont la cage externe (9b) porte un mandrin (10) de centrage du tube et une couronne#dentée (12) qui est entraînée en rotation par un pignon (13) entraîné par un servomoteur (19) et ledit support (4) porte un capteur de déplacement angulaire (20) composé d'un pignon (13) qui engrène avec ladite couronne dentée (12) et qui entraîne un potentiomètre ou un codeur (20b) qui mesure le déplacement angulaire (p) du tube.

9. Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comporte un deuxième support de tube mobile (5) qui est équipé d'une couronne à galets alternés (25) qui est montée Libre en rotation et dont la cage externe porte un mandrin (26, 27) de centrage du tube, lequel support mobile est monté sur un chariot motorisé (22) qui comporte un servomoteur (28a) qui entraîne un pignon (28b) qui engrène avec une crémaillère (30) parallèle à L'axe du tube et ledit chariot comporte, en outre, un capteur de déplacement Linéaire (31a, 31b, 32, 33).

10. Machine selon L'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que les dispositifs d'entrainement des chariots dudit support de chalumeau ainsi que les dispositifs d'entraînement en rotation du tube et du chalumeau par L'intermédiaire d'une crémaiLlère ou d'une couronne dentée, comportent deux pignons d'entraînement (13a, 13b) qui engrènent avec ladite crémaillère ou

Ladite couronne dentée (12), lesquels pignons sont entraînés en rotation par le même servomoteur (19), par l'intermédiaire de deux pignons coniques (17a, 17b), montés sur une barre de torsion, ce qui permet de rattraper les jeux des dentures et d'obtenir une grande précision de positionnement du tube et du chalumeau.