L'invention concerne une tête de coupage muni d'un système de détection des chocs éventuels pour machine de coupage de tôle, en particulier de coupage plasma ou laser, ledit système comprenant un élément fragile et électriquement conducteur. Le coupage des tôles métalliques, notamment en acier au carbone, en acier inoxydable, en aluminium ou ses alliages, ou autre, est usuellement opéré au moyen d'une torche de coupage plasma ou laser. Le coupage proprement dit se fait selon des cycles de coupage. Durant chaque cycle, la tête de la torche de coupage se rapproche d'abord de la surface supérieure de la tôle â couper jusqu'à une distance adéquate. Un perçage et/ou un coupage peut alors débuter et se poursuivre selon une ou plusieurs trajectoires de coupe prédéfinies. Après terminaison du coupage, la tête de coupe s'éloigne de la tôle. Les résidus de coupe peuvent alors être évacués et une nouvelle tôle à couper mise en place. Un nouveau cycle peut alors commencer. La commande des déplacements de la torche, l'envoi des gaz de coupe, de contrôle du courant/laser et toutes les autres opérations sont pilotés habituellement par des moyens de pilotage, tel qu'ordinateur, commande numérique (CNC) ou analogue. Le caractère isotrope de la qualité de coupe dans le plan de coupage ou dans l'espace (cas des robots) dépend de l'orthogonalité de la torche de coupage avec la trajectoire de coupe ainsi que de la concentricité des éléments qui constituent la torche comme par exemple entre les buses de coupe/diffuseur et les électrodes ou lentilles de focalisation. The invention relates to a cutting head provided with a possible shock detection system for sheet metal cutting machine, in particular plasma or laser cutting, said system comprising a fragile and electrically conductive element. The cutting of metal sheets, especially carbon steel, stainless steel, aluminum or its alloys, or otherwise, is usually operated by means of a plasma or laser cutting torch. The actual cutting is done according to cutting cycles. During each cycle, the head of the cutting torch first approaches the upper surface of the cutting plate to a suitable distance. Drilling and / or cutting can then begin and continue along one or more predefined cutting paths. After termination of cutting, the cutting head moves away from the sheet. The cutting residues can then be evacuated and a new cutting sheet put in place. A new cycle can then begin. The control of the movements of the torch, the transmission of cutting gases, control of the current / laser and all other operations are usually controlled by control means, such as computer, numerical control (CNC) or the like. The isotropic nature of the cutting quality in the cutting plane or in space (in the case of robots) depends on the orthogonality of the cutting torch with the cutting path as well as the concentricity of the elements that constitute the torch as for example between the cutting / diffuser nozzles and the electrodes or focusing lenses.
Lors d'un cycle de coupage, une collision entre la tête de coupage et la tôle peut provoquer un défaut de centrage ou un dommage de celle-ci. Le coupage sera alors dégradé, notamment la qualité de coupe, voire impossible à exécuter. Or, ces défauts ou dégradation de la qualité de coupe ou cette impossibilité à opérer des coupes correctes sont actuellement détectés après un laps de temps important, ce qui engendre des rebus importants, c'est-à-dire des pièces découpées non conformes aux spécifications requises, des retards et donc des pertes de productivité et cause par ailleurs des surcoûts de production non acceptables au plan industriel. Pour tenter d'y remédier, il a déjà été proposé une torche en deux parties liées entre elles par un système aimanté ou pneumatique. During a cutting cycle, a collision between the cutting head and the sheet may cause a centering defect or damage to it. The cutting will be degraded, especially the quality of cut or impossible to perform. However, these defects or degradation of the quality of cut or this impossibility to operate correct cuts are currently detected after a significant lapse of time, which generates significant rejects, that is to say, cut pieces that do not comply with the specifications. delays, and therefore productivity losses, and also cause additional production costs that are not acceptable at the industrial level. To try to remedy this, it has already been proposed a torch in two parts linked together by a magnetized or pneumatic system.
Toutefois, ces solutions sont coûteuses, encombrantes et ne permettent pas d'obtenir un repositionnement suffisamment précis pour certaines applications, en particulier en coupage laser du fait d'une perte du centrage du faisceau dans la buse. Par ailleurs, la détection se doit d'être rapide pour éviter de détériorer le capteur suiveur de profil, généralement de type capacitif, qui en cas de choc, peut être soumis à l'énergie du rayonnement laser. However, these solutions are expensive, cumbersome and do not make it possible to obtain a sufficiently precise repositioning for certain applications, in particular in laser cutting due to a loss of centering of the beam in the nozzle. Furthermore, the detection must be rapid to avoid damaging the profile follower sensor, generally capacitive type, which in case of shock, may be subjected to the energy of the laser radiation.
Le problème qui se pose est donc de proposer un système simple permettant une détection instantanée des chocs éventuels se produisant sur la tête de coupage d'une machine automatique de coupage, en particulier plasma ou laser. La solution est alors une tête de coupage, en particulier pour machine de coupage plasma ou laser, comprenant un corps principal auquel est connectée une partie basse munie d'une buse, caractérisée en ce qu'un élément fragile électriquement conducteur est disposé ou intercalé entre le corps principal et la partie basse. Selon le cas, la tête de coupage de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'élément fragile est une pièce fissible, en particulier sécable ou déchirable. - l'élément fragile est en un matériau choisi parmi les matériaux polymères et les céramiques, en particulier le plastique, tel le polyamine 6-6, PA6-6, ou les céramiques usinées. - la buse est une buse de tête de coupe laser ou une tuyère de coupage plasma - l'élément fragile est formé d'un matériau électriquement conducteur ou comprend une zone électriquement conductrice. L'invention concerne aussi une machine de coupage comprenant une tête de coupage selon l'invention en particulier une machine de coupage laser ou de coupage plasma. Selon le cas, la machine de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'élément fragile est relié électriquement â une source de courant électrique ou une source de tension de manière â former un circuit électrique incluant ledit élément fragile. - elle comporte en outre un capteur de tension ou courant permettant de détecter toute rupture/ouverture du circuit électrique formé entre l'élément fragile et la source de courant électrique. - elle comporte en outre une poutre mobile sur laquelle est agencée la tête de coupage, de préférence la tête de coupage est elle-même mobile sur la poutre, et des moyens de commande permettant de piloter les déplacements de la poutre et/ou de la tête, de préférence une CNC ou une architecture matérielle â base de CNC, et/ou le déclenchement d'alarme. Par ailleurs, l'invention concerne aussi un procédé de détection d'un choc susceptible de se produire au niveau de la partie basse munie d'une buse d'une tête de coupage selon l'invention agencée sur une machine de coupage selon l'invention, caractérisé en ce que le capteur de tension et ou courant détecte toute rupture/ouverture du circuit électrique formé entre l'élément fragile et la source de courant électrique consécutive â un choc ayant engendré une détérioration de l'élément fragile. The problem that arises is therefore to propose a simple system allowing instantaneous detection of possible shocks occurring on the cutting head of an automatic cutting machine, in particular plasma or laser. The solution is then a cutting head, in particular for plasma or laser cutting machine, comprising a main body to which is connected a lower part provided with a nozzle, characterized in that an electrically conductive fragile element is arranged or inserted between the main body and the lower part. Depending on the case, the cutting head of the invention may comprise one or more of the following characteristics: the fragile element is a fissile part, in particular breakable or tearable. the fragile element is made of a material chosen from polymeric materials and ceramics, in particular plastic, such as polyamine 6-6, PA6-6, or machined ceramics. the nozzle is a laser cutting head nozzle or a plasma cutting nozzle; the fragile element is formed of an electrically conductive material or comprises an electrically conductive zone. The invention also relates to a cutting machine comprising a cutting head according to the invention, in particular a laser cutting or plasma cutting machine. Depending on the case, the machine of the invention may comprise one or more of the following features: the fragile element is electrically connected to a source of electric current or a source of voltage so as to form an electrical circuit including said element brittle. - It further comprises a voltage or current sensor for detecting any rupture / opening of the electrical circuit formed between the fragile element and the electric power source. - It further comprises a movable beam on which is arranged the cutting head, preferably the cutting head is itself movable on the beam, and control means for controlling the movements of the beam and / or the head, preferably a CNC or a CNC-based hardware architecture, and / or alarm triggering. Furthermore, the invention also relates to a method of detecting an impact likely to occur at the lower part provided with a nozzle of a cutting head according to the invention arranged on a cutting machine according to the invention. characterized in that the voltage and / or current sensor detects any breakage / opening of the electrical circuit formed between the brittle element and the electric power source subsequent to an impact having caused deterioration of the brittle element.
De préférence, en cas de détection de rupture de circuit électrique par le capteur, ledit capteur coopère avec les moyens de commande pour déclencher une alarme sonore et/ou visuelle est activée et/ou le cycle de coupage est stoppé. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en référence aux Figures annexées parmi lesquelles : - la Figure 1 illustre le principe d'une tête de coupage selon l'invention, - la Figure 2 schématise un choc latéral sur la partie basse de la tête de coupage de la Figure 1, et - la Figure 3 représente un schéma d'un mode de réalisation d'une machine de coupage laser incorporant une tête selon l'invention. La Figure 1 représente une tête de coupage 1 pour machine de coupage laser par exemple selon l'invention, laquelle comprend, de manière classique, un corps principal 3, parfois appelé embase, auquel est connectée ou raccordée une partie basse 4 munie d'une buse 2 formant la partie active de la tête puisque c'est au travers de cette buse 2 que passe le faisceau laser et qu'est éjecté le gaz d'assistance du faisceau, qui servent à découper la tôle 10, par exemple une tôle d'acier au carbone, d'acier inoxydable, d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium ou de cuivre. Une telle architecture de tête de coupage est tout à fait classique. Selon l'invention, afin de pouvoir détecter tout choc violent susceptible de se produire au niveau de la partie basse 4 de la tête de coupage, notamment au niveau de la buse, la tête de coupe 1, 2, 3, 4 est dotée d'un élément fragile 5 électriquement conducteur qui est disposé ou intercalé entre le corps principal 3, c'est-à-dire l'embase, et la partie basse 4 de la tête de torche. Dit autrement, le principe de l'invention repose sur un agencement entre le corps principal 2 de la tête 1 et la partie basse 4 portant la buse 2, d'un élément fragile 5, telle une pièce fissible, en particulier sécable ou déchirable, c'est-à-dire un élément fragile 5 comportant une zone de faible résistance ou une zone de pré-rupture apte à et conçue pour se rompre en cas de choc horizontal ou vertical, en particulier en cas de choc orthogonal ou tangent au trajet de coupe, de la partie basse 4 portant la buse 2. L'élément fragile 5 est formé d'un matériau électriquement conducteur ou comprend au moins une zone conductrice électriquement sur laquelle un courant électrique circule en continu lorsque ledit élément conducteur 5 est incorporé au sein d'un circuit électrique alimenté par une source de courant, par exemple le courant secteur ou un générateur de courant. Par exemple, en tant qu'élément fragile 5, on peut utiliser une bande de plastique, ou de céramique sur laquelle est pulvérisé un matériau conducteur adapté, tel que de l'aluminium ou du zinc. Preferably, in case of detection of electrical circuit breakage by the sensor, said sensor cooperates with the control means to trigger an audible and / or visual alarm is activated and / or the cutting cycle is stopped. The invention will now be described in more detail with reference to the appended figures, in which: FIG. 1 illustrates the principle of a cutting head according to the invention, FIG. 2 schematizes a lateral impact on the lower part of the FIG. 3 is a diagram of an embodiment of a laser cutting machine incorporating a head according to the invention. FIG. 1 represents a cutting head 1 for a laser cutting machine, for example according to the invention, which comprises, in a conventional manner, a main body 3, sometimes called a base, to which is connected or connected a lower part 4 provided with a nozzle 2 forming the active part of the head since it is through this nozzle 2 that the laser beam passes and ejection beam assist gas, which serve to cut the sheet 10, for example a metal sheet carbon steel, stainless steel, aluminum or an alloy of aluminum or copper. Such a cutting head architecture is quite conventional. According to the invention, in order to be able to detect any violent shock likely to occur at the lower part 4 of the cutting head, in particular at the nozzle, the cutting head 1, 2, 3, 4 is provided with an electrically conductive fragile element which is arranged or interposed between the main body 3, that is to say the base, and the lower part 4 of the torch head. In other words, the principle of the invention rests on an arrangement between the main body 2 of the head 1 and the lower part 4 carrying the nozzle 2, of a fragile element 5, such as a fissile part, in particular breakable or tearable, that is to say a fragile element 5 comprising a zone of low resistance or a pre-break zone adapted to and designed to break in the event of a horizontal or vertical shock, in particular in the event of orthogonal shock or tangent to the path of cutting, of the lower part 4 carrying the nozzle 2. The fragile element 5 is formed of an electrically conductive material or comprises at least one electrically conductive zone on which an electric current flows continuously when said conductive element 5 is incorporated in the within an electric circuit powered by a current source, for example the mains current or a current generator. For example, as a brittle member 5, a plastic or ceramic strip may be used on which a suitable conductive material, such as aluminum or zinc, is sprayed.
Le circuit électrique qui englobe l'élément fragile 5 est, quant â lui, relié â un module d'entrées/sorties déporté ou intégré â l'organe de commande de la machine de coupage, c'est-à-dire la commande numérique, qui détecte la circulation de courant dans le circuit. Comme illustré en Figure 2, en cas de choc latéral (en 12) par exemple contre une tôle, la table de découpe (11) soutenant la tôle â couper ou tout autre élément ou structure, pendant un déplacement (sens de la flèche 13) de la tête 1, l'élément fragile 5 est détérioré et se rompt, ce qui engendre une interruption de la liaison électrique, c'est-à-dire du circuit 7, 8 incluant l'élément fragile 5 au sein duquel circule un courant électrique. Cette interruption de la liaison électrique due â la rupture de l'élément fragile 5 engendre alors une perte du signal électrique qui est détectée par le capteur 6 et l'information est alors transmise électriquement aux moyens de commande 7, telle une CNC. Le signal "collision active" est ainsi généré par un programme automate, le circuit 8 étant dans ce cas relié â un module d'entrées/sorties lui-même relié au support physique sur lequel fonctionne le programme automate, ou directement par le circuit de sécurité électrique, par exemple en reliant en série le circuit 8 â la boucle des "arrêts d'urgence". Les moyens de commande 7 déclenchent alors une alarme sonore ou visuelle, ou les deux, ce qui alerte l'opérateur et lui indique qu'un choc â eu lieu et que des éléments détériorés sont â remplacer. Ce système de détection de choc est efficace, peu encombrant et peu coûteux â mettre 20 en oeuvre. En particulier, il est bien adapté â une utilisation sur une machine de coupage laser ou plasma comme schématisé en Figure 3. On y voit la tête de coupage 1 agencée, de manière mobile, sur une poutre 14 elle-même mobile sur un bâti-support 15 surplombant une table de découpe portant une tôle 10 â couper. 25 Le faisceau laser est généré au sein d'une source laser 16, c'est-à-dire un générateur de faisceau laser, par exemple â fibres d'ytterbium ou analogue, â disques ou plus classiquement de type COz. Une fibre optique 17 de transport de faisceau est connectée â la sortie aval de la source laser 16 de manière â pouvoir recueillir puis véhiculer le faisceau laser généré par la source 30 laser 16 jusqu'à la tête de focalisation 1 positionnée face â la pièce 10 â couper, par exemple une tôle. La connexion de la fibre 17 de transport de faisceau â la source 16 se fait par exemple via un connecteur opto-mécanique permettant d'injecter le faisceau sortant de la source 16 dans la fibre 17 de transport. Ce connecteur est agencé au niveau de la source laser 16 qui est ici une 35 source de type â fibres d'ytterbium. The electrical circuit which includes the fragile element 5 is, for its part, connected to an input / output module remote or integrated with the control element of the cutting machine, that is to say the numerical control which detects the flow of current in the circuit. As illustrated in FIG. 2, in the event of a lateral impact (at 12) for example against a sheet metal, the cutting table (11) supporting the cutting sheet or any other element or structure, during a displacement (direction of the arrow 13) of the head 1, the fragile element 5 is damaged and breaks, which causes an interruption of the electrical connection, that is to say the circuit 7, 8 including the fragile element 5 within which circulates a current electric. This interruption of the electrical connection due to the breaking of the fragile element 5 then generates a loss of the electrical signal which is detected by the sensor 6 and the information is then transmitted electrically to the control means 7, such as a CNC. The "active collision" signal is thus generated by a PLC program, the circuit 8 being in this case connected to an input / output module which is itself connected to the physical medium on which the PLC program operates, or directly by the control circuit. electrical safety, for example by connecting the circuit 8 in series to the loop of "emergency stops". The control means 7 then triggers an audible or visual alarm, or both, which alerts the operator and indicates that a shock has occurred and that deteriorated elements are to be replaced. This shock detection system is efficient, compact and inexpensive to implement. In particular, it is well suited for use on a laser or plasma cutting machine as shown diagrammatically in FIG. 3. It shows the cutting head 1 movably arranged on a beam 14 which is itself movable on a building. support 15 overhanging a cutting table carrying a sheet 10 to cut. The laser beam is generated within a laser source 16, ie a laser beam generator, for example ytterbium fibers or the like, with disks or more conventionally of COz type. An optical beam transport fiber 17 is connected to the downstream output of the laser source 16 so that it can collect and then transport the laser beam generated by the laser source 16 to the focusing head 1 positioned facing the workpiece 10. to cut, for example a sheet. The connection of the beam transport fiber 17 to the source 16 is for example via an opto-mechanical connector for injecting the beam leaving the source 16 in the fiber transport 17. This connector is arranged at the laser source 16 which is here a source of ytterbium fiber type.
L'ensemble est piloté par des moyens de commande 7 comprenant une CNC, un PC des modules d'entrées/sorties, déportés ou intégrés â la CNC, permettant l'interfaçage avec les capteurs, actionneurs et périphériques de l'installation. Les déplacements de la tête laser 1 sont préférentiellement opérés au moyen 5 d'actionneurs linéaires ou rotatifs, permettant par l'intermédiaire de systèmes numérisés, d'automates et de commandes numériques d'obtenir des formes programmées. La tête de coupage 1 de la présente invention est utilisable non seulement sur les machines laser mais aussi sur les machines de coupage par jet de plasma. The assembly is controlled by control means 7 comprising a CNC, a PC input / output modules, remote or integrated to the CNC, for interfacing with the sensors, actuators and peripherals of the installation. The displacements of the laser head 1 are preferably operated by means of linear or rotary actuators, allowing via digitized systems, automata and numerical controls to obtain programmed forms. The cutting head 1 of the present invention is usable not only on laser machines but also on plasma jet cutting machines.