WO2007000522A2 - Decoupe par jets - Google Patents

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WO2007000522A2
WO2007000522A2 PCT/FR2006/050412 FR2006050412W WO2007000522A2 WO 2007000522 A2 WO2007000522 A2 WO 2007000522A2 FR 2006050412 W FR2006050412 W FR 2006050412W WO 2007000522 A2 WO2007000522 A2 WO 2007000522A2
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cut
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Thierry Olivier
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Saint-Gobain Glass France
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    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/04—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass
    • B24C1/045—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass for cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/02—Abrasive blasting machines or devices; Plants characterised by the arrangement of the component assemblies with respect to each other
    • B24C3/04—Abrasive blasting machines or devices; Plants characterised by the arrangement of the component assemblies with respect to each other stationary

Definitions

  • the invention relates to the field of cutting materials by jet of liquid fluid, in particular by water jet. It is known to cut various solid materials such as glass (mineral, that is to say based on silica) by water jet. For soft materials (rubber, foam, wood, plastic, felt, leather, etc.), the spray does not necessarily contain abrasive. For hard materials (glass, ceramic, metal), the jet advantageously contains abrasive particles. In all cases, the cutting is done gradually by abrasion.
  • the fluid loaded or not with abrasive
  • the water jet cutting has been described in US2005 / 0017091 and US2001 / 0018313.
  • the technique of fluid jet cutting, loaded or not with abrasive particles, is well known to those skilled in the art. Since this type of cutting is based on abrasion of the surface, cutting can be relatively slow, especially for hard materials such as glass.
  • the invention overcomes this problem by providing the cut with several jets while according to the prior art, a single jet is systematically used. Indeed, if cutting a material with a single jet, it must complete the entire cutting path. If two jets are used instead of one, the cutting time can be halved, with each jet taking care of half of the total cutting path. Cutting time can be further reduced by using three, even four, or even five or more jets.
  • the invention relates firstly to a method of cutting an object in a solid material by jet of liquid fluid, several jets of fluid simultaneously cutting said object.
  • several jets simultaneously cut distinct line segments of said material to finally obtain said one-piece object.
  • These line segments can have at least one common point, when the different jets leave the same place at the beginning of the cut, or join at the end of cutting.
  • a cutting line of an object is produced simultaneously by several jets. It is not necessary to remain within the scope of the invention that all the jets always work simultaneously. It is sufficient, during at least a part-time of the total cutting time of the object, that several jets operate simultaneously, and to cut in different places, that is to say segments of lines different from the line of total cut.
  • the object is to cut an object all parts of which are fixedly connected to one another.
  • it may be a disk.
  • the cutting can be started by a first jet at a point of the cutting line, to cut a first line segment, then the cutting can be continued by two different jets, the first cutting an extension of the first segment , the second cutting a second segment in a completely different place, then the first jet stopping its operation while the second cuts an extension of the second segment. All cut segments meet to form the total cut line.
  • Both jets operated simultaneously at least a portion of the total cutting time.
  • the different jets used simultaneously are generally parallel to each other, and generally strike the object to be cut perpendicularly to its surface at the point of impact. According to a second example, it is possible to use several jets starting the cutting of each of their segments at the same point, and then moving apart to cut each a different segment.
  • each jet comes from a different nozzle, and each jet can be controlled, directed and powered independently of one another. It is however possible to connect these nozzles on a head or common structure so that the distance from one to the other is fixed and to be able to move them simultaneously. If the jets can all fit on a circle, then you can easily cut a circle by rotating your head around an axis parallel to the jets and located equidistant from each of the jets.
  • Figure 1 shows a device for cutting such a circle. Two nozzles 1 and 2 are capable of simultaneously projecting two jets on a plate 3 to be cut. The nozzles are fed independently of one another but are fixedly connected to one another by a connecting structure 4.
  • This structure is provided with a shaft 5 which can be rotated around the XX 'axis.
  • This axis being equidistant from the axis of each of the nozzles, it is possible to cut a circle in the material 3 if the two nozzles are operated simultaneously.
  • the circle is cut twice as fast as if using a single nozzle.
  • the cutting of the circle leads to the obtaining of a disc, a single object whose all parts are connected together in a fixed manner (unlike the case, except invention, the use of two jets to cut two circles leading to two disks independent of each other and then we could not say that all parts of one of the disks is fixedly connected to all parts of the other disk).
  • FIG. 1 shows such a sectional head.
  • This head 6 contains a central channel 7 supplying two channels 8 and 9, each of these channels generating a fluid jet 10 and 1 1.
  • the axis XX ' is equidistant from each of the jets. By rotating the head 6 about this axis XX ', it is possible to cut a circular hole in the material 3. It is possible to make a head on the same principle and comprising three or four jets, or even more.
  • the invention also relates to a device for cutting a solid material by jet of liquid fluid, comprising a plurality of nozzles each capable of producing a cutting jet, said nozzles being able to operate simultaneously.
  • the device may comprise a head provided with a plurality of orifices each capable of producing a cutting jet, at least two jets that can operate simultaneously.
  • the material can be inorganic like a ceramic or glass.
  • the material can however be a soft material (rubber, foam, wood, plastic, felt, leather, etc.).

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Abstract

L'invention concerne un procédé de découpe d'un matériau solide par jet de fluide liquide, plusieurs jets de fluide découpant simultanément le matériau, ainsi qu'un dispositif de découpe d'un matériau solide par jet de fluide liquide, comprenant plusieurs buses capable de produire chacune un jet de découpe, lesdites buses pouvant fonctionner simultanément. L'invention sert à la découpe rapide de tout matériau dont le verre.

Description

DECOUPE PAR JETS
L'invention concerne le domaine de la découpe des matériaux par jet de fluide liquide, notamment par jet d'eau. On sait découper divers matériaux solides comme le verre (minéral c'est-à- dire à base de silice) par jet d'eau. Pour les matériaux tendres (caoutchouc, mousse, bois, plastique, textiles feutre, cuir, etc), le fluide projeté ne contient pas nécessairement d'abrasif. Pour les matériaux durs (verre, céramique, métal), le jet contient avantageusement des particules abrasives. Dans tous les cas, la découpe se fait progressivement par abrasion. Le fluide (chargé ou non d'abrasif) est projeté à très haute vitesse, généralement entre 200 et 1500 m/sec, par l'intermédiaire d'une buse. De telles vitesses peuvent être atteintes grâce à la mise du fluide sous haute pression dans la buse et grâce à son éjection par un canal de petit diamètre. En général, la pression dans la buse est de l'ordre de 2000 à 5000 bars, et le diamètre du canal d'éjection est de l'ordre de 0,1 à 1 ,5 mm.
La découpe par jet d'eau a notamment été décrite dans US2005/0017091 et US2001/0018313. La technique de la découpe par jet de fluide, chargé ou non de particules abrasives, est bien connue de l'homme du métier. Ce type de découpe étant basé sur l'abrasion de la surface, la découpe peut être relativement lente, surtout pour les matériaux durs comme le verre. L'invention remédie à ce problème en proposant la découpe avec plusieurs jets alors que selon l'art antérieur, un seul jet est systématiquement utilisé. En effet, si l'on découpe un matériau avec un seul jet, celui-ci doit accomplir l'intégralité du trajet de découpe. Si l'on utilise deux jets au lieu d'un, le temps de découpe peut être divisé par deux, chaque jet pouvant s'occuper de la moitié du trajets total de découpe. On peut encore réduire le temps de découpe en utilisant trois, voire quatre, voire cinq jets, voire plus.
L'invention concerne en premier lieu un procédé de découpe d'un objet dans un matériau solide par jet de fluide liquide, plusieurs jets de fluide découpant simultanément ledit objet. Selon l'invention, plusieurs jets découpent simultanément des segments de lignes distincts dudit matériau pour obtenir finalement ledit objet constitué d'une seule pièce. Ces segments de ligne peuvent avoir au moins un point commun, lorsque les différents jets partent du même endroit au début de la découpe, ou se rejoignent en fin de découpe. Selon l'invention, une ligne de découpe d'un objet est réalisée simultanément par plusieurs jets. Il n'est pas nécessaire pour rester dans le cadre de l'invention que tous les jets fonctionnent toujours simultanément. Il suffit, pendant au moins un temps partiel de la durée totale de découpe de l'objet, que plusieurs jets fonctionnent simultanément, et pour découper en des endroits différents, c'est-à- dire des segments de lignes différents de la ligne de découpe totale. Les segments de ligne différents se rejoignent pour ne former qu'une seule ligne, ce qui signifie bien que l'objet final est une pièce unique. Il ne s'agit donc pas de découper deux objets indépendants à l'aide de deux jets différents, un jet pour chaque objet. Il s'agit selon l'invention de découper un objet dont toutes les parties sont reliées entre elles de façon fixe. A titre d'exemple, il peut s'agir d'un disque. Selon un premier exemple, la découpe peut être commencée par un premier jet en un point de la ligne de découpe, pour découper un premier segment de ligne, puis la découpe peut être poursuivi par deux jets différents, le premier découpant un prolongement du premier segment, le second découpant un second segment en un endroit complètement différent, puis le premier jet stoppant son fonctionnement alors que le second découpe un prolongement du second segment. Tous les segments découpés se rejoignent pour constituer la ligne de découpe totale. Les deux jets ont fonctionné simultanément au moins une partie du temps de découpe total. Les différents jets utilisés simultanément sont généralement parallèles entre eux, et frappent généralement l'objet à découper perpendiculairement à sa surface au point d'impact. Selon un second exemple, on peut utiliser plusieurs jets commençant la découpe de chacun de leurs segment au même point, puis s'écartant ensuite pour découper chacun un segment différent.
Dans le premier exemple qui a été donné, chaque jet est issu d'une buse différente, et chaque jet peut être commandé, dirigé et alimenté indépendamment l'un de l'autre. Il est cependant possible de relier ces buses sur une tête ou structure commune afin que la distance de l'une à l'autre soit fixe et afin de pouvoir les mouvoir simultanément. Si les jets peuvent tous s'inscrire sur un cercle, on peut alors facilement découper un cercle en faisant tourner la tête autour d'un axe parallèle aux jets et situé à égale distance de chacun des jets. La figure 1 représente un dispositif permettant de découper un tel cercle. Deux buses 1 et 2 sont capable de projeter simultanément deux jets sur une plaque 3 à découper. Les buses sont alimentées indépendamment l'une de l'autre mais sont reliées fixement l'une à l'autre par une structure de liaison 4. Cette structure est muni d'un arbre 5 que l'on peut faire tourner autour de l'axe XX'. Cet axe étant à égale distance de l'axe de chacune des buses, on peut découper un cercle dans le matériau 3 si l'on fait fonctionner simultanément les deux buses. Le cercle est découpé deux fois plus rapidement que si l'on utilise une seule buse. La découpe du cercle aboutit à l'obtention d'un disque, objet unique dont toutes les parties sont reliées entre elles de façon fixe (au contraire du cas, hors invention, de l'utilisation de deux jets pour découper deux cercles aboutissant à deux disques indépendants l'un de l'autre et l'on ne pourrait alors pas dire que toutes les parties de l'un des disques est relié de façon fixe à toutes les parties de l'autre disque). II est également possible de réaliser une tête (ou buse) capable de générer plusieurs jets. Les jets peuvent être alimentés simultanément par la même source de fluide (éventuellement chargé) grâce à des canaux se rejoignant. La figure 2 représente une telle tête en coupe. Cette tête 6 contient un canal central 7 alimentant deux canaux 8 et 9, chacun de ces canaux générant un jet de fluide 10 et 1 1. L'axe XX' est à égale distance de chacun des jets. En faisant tourner la tête 6 autour de cet axe XX', on peut découper un trou circulaire dans le matériau 3. On peut réaliser une tête sur le même principe et comportant trois ou quatre jets, voire plus.
Ainsi, l'invention concerne également un dispositif de découpe d'un matériau solide par jet de fluide liquide, comprenant plusieurs buses capable de produire chacune un jet de découpe, lesdites buses pouvant fonctionner simultanément. Le dispositif peut comprendre une tête munie de plusieurs orifices capable de produire chacun un jet de découpe, au moins deux jets pouvant fonctionner simultanément. Le matériau peut être inorganique comme une céramique ou le verre. Le matériau peut cependant être un matériau tendre (caoutchouc, mousse, bois, plastique, textiles feutre, cuir, etc).

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de découpe d'un objet dans un matériau solide par jet de fluide liquide, caractérisé en ce que plusieurs jets de fluide découpent simultanément ledit objet.
2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les jets sont parallèles.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les jets frappent le matériau perpendiculairement à sa surface à chaque point d'impact.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide est chargé par un abrasif.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la découpe est réalisée par un dispositif de découpe comprenant une tête munie de plusieurs orifices produisant chacun un jet de découpe, au moins deux jets fonctionnant simultanément.
6. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la tête est munie de deux orifices produisant chacun un jet de découpe, ladite tête tournant autour d'un axe parallèle aux jets, ledit axe étant situé à égale distance de chacun des jets, de façon à découper un trou circulaire.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau est en verre.
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