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"Dispositif de commande numérique de position nement pour machines-outils et équivalents"
La présente invention se rapporte un dispositif de commande numérique de positionnement, pour des machines-outils et équivalents et elle concerne plus particulièrement un dispositif muni d'organes aptes à pasitionner initialement la par tle mobile de la machine-outil dans une position de référence prédéterminée.
Dans le dispositif de commande numérique de positionnement pour une machine-outil à plusieurs axes qui est décrit dans le brevet d'invention N 653 953 déposé en Belgique le 5 Octobre 1964 par la Demanderesse, un organe de la machine, mobile par rapport à un point de référence ab solue, est positionné. le long de chaque axe et par rapport à ce point de référence absolue, par
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un servo-mécanisme comprenant un élément de référence, ce servo-mécanisme étant commandé par une série d'ordres numériques de position enregistrés sur un organe de pro- gramme, par exemple sur un ruban magnétique, et qui représentent des positions successives préétablies de l'organe mobile, ces ordres du programme étant inter- prétés par ledit servo-mécanisme comme relatifs à l'élé ment de référence correspondant.
Dans un dispositif de ce type, ledit organe mobile doit être placé initialement dans une position préétablie, à partir de laquelle il doit décrire une trajectoire continue sous la commande dudit organe de programme. En particulier, cet organe mobile peut être constitué par exemple par la table porte-pièce d'une machine-outil: cette table porte une pièce qui devra être travaillée par un outil fixe, suivant un profil défini par ladite trajectoire, le point de référence absolue coïncidant, par exemple, avec la position de l'outil. Le programme enregistré sur le ruban est normalement établi à partir du dessin de projet du pro fil sans tenir compte de la position du point de raté- rence absolue dans la machine, les cotes étant mesurées par rapport à une origine arbitraire.
En d'autres termes, les positions qui sont représentées par lesdits ordres qui constituent le programme sont définies par rapport à un point de référence relative qui est différent du point de référence absolue. Par conséquent, avant de déclencher l'usinage d'une pièce, qui sera fixée dans une position quelconque sur la table porte-pièce, il sera nécessaire de déplacer la table porte-pièce jusqu'à
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ce que ladite odgine arbitraire, qui aura été préala- blement tracée sur la pièce ou sur la table, coïncide avec la position de référence absolue de la machine.
La nécessité de pouvoir fixer les pièces à travailler dans une position quelconque sur la table porte-pièce sans tenir compte de la position de référence absolue de la machine se présente en particulier dans le cas des grandes machines dans lesquelles les pièces sont généralement grandes et peu maniables.
Le même problème se pose également lorsque l'on veut tailler un certain profil, qui est défini par un certain programme, dans diverses zones d'une pièce en cours d'usinage, en utilisant un seul et même programme enregistré sur le raban. Dans chaque cas, le problème se réduit à celui consistant à tailler un certain profil et, plus généralement, à parcourir une certaine trajectoire décrite par rapport à une certaine origine, en utilisant un programme établi par rapport à une origine différente.
Un système connu de commande numérique du positionnement résout le problème en modifiant chaque ordre qui provient de l'organe de programme par addition d'une constante correctrice, emmagasinée dans une mémoire du dispositif, dans le but de tenir compte de la diffé- rence existant entre les origines. Ceci comporte évidemment l'inconvénient d'une notable complication de la construc- tion.
Le dispositif suivant l'invention élimine cet inconvénient; ce dispositif est caractérisé en ce que ledit élément de référence peut être déplacé par rapport au point
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de référence absolue pour compenser la différence entre les points de référence.
Cette caractéristique de l'invention ainsi que d'autres, ressortiront clairement de la description d'une forme préférée d'exécution donnée ci-dessous à titre d'exemple non limitatif et.en regard des dessins annexés dans lesquels:
La figure 1 représente un schéma-bloc des circuits du dispositif de commande suivant l'invention
La figure 2 représente un organe de sélection des axes utilisés dans le dispositif de la figure 1.
La figure 3 montre la variation dans le temps de quelques signaux du dispositif de la figure 1.
Suivant la forme d'exécution représentée sur la figure 1, le dispositif de commande numérique de po sitionnement est apte à commander une machine-outil com portant un outil fixe et une table porte-pièce qui peut se déplacer suivant trois axes X, Y, Z, sous la commande de trois servo-moteurs SMX, SMY, SMZ respectivement. En outre, la machine est apte à recevoir des ordres auxiliaires pour exécuter des opérations auxiliaires telles que la' commande de la lubrification, le changement de vitesse etc...
Les ordres de position et les ordres auxiliaires sont fournis à la machine par un organe de programme, par exemple par un ruban magnétique, qui contient 14 pistes, de P1 à P14, dont 13 sont des pistes d'information et une piste de synchronisation.
Les informations enregistrées sur le ruban sont subdivisées en blocs, dont chacun est constitué par quatre
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groupes, comportant chacun treize chiffres binaires qui sont enre gistrés sur une même perpendiculaire à la direction de dé- filement du ruban, Dans chaque groupe, les dix premiers chiffres binaires, qui sont respectivement enregistrés sur les pistes de P1 à P10 représentent un ordre de position indiquant la coordonnée d'un point sur lequel l'organe mobile de, la machine doit se placer suivant un certain axe, ou bien un ordre auxiliaire;
deux chiffres binaires, enregistrés respec- tivement sur les pistes P11 et P12, représentent l'adresse de cet ordre, c'est-à-dire qu'ils indiquent s'il s'agit d'un ordre de position relatif à l'axe X, à l'axe Y, ou à l'axe Z, ou bien s'il s'agit d'un ordre auxiliaire; un dernier chiffre binaire enregistré sur la piste P13 est un chiffre de contrôle de parité, qui est choisi de façon que le nombre total des chiffres binaires égaux à "1" dans le groupe considéré soit toujours pair.
Un organe de lecture 2 (figure 1) lit les 13 chiffres binaires de chaque groupe sur les pistes P1 à P13 est les mémorise dans treize bascules F1 à F13 respectivement.
Les sorties des bascules F1 à F10 alimentent un convertis- seur numérique-analogique D/A unque pour les trois axes et apte à fournir simultanément une représentation analo- gique dudit ordre à trois mesureurs de position IX, IY, IZ, qui correspondent respectivement aux trois axes X, Y, Z.
Chacun de ces mesureurs de position peut être du type bzz¯ décrit dans le brevet des Etats-Unis N 2 799 835 du 16
Juillet 1957 et qui comprend un enroulement multipolaire fixe 8, solidaire d'un élément de référence RSX, RSY ou
RSZ, distinct pour chaque axe, et une paire d'enroulements mobiles 9 et 10 qui sont portés par un élément de reléve- ment SSX, SSY ou SSZ respectivement, qui est solidaire
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de l'organe mobile TP (table porte-pièce de la machine- outil). Cet organe mobile peut décrire des déplacements dans les trois directions X, Y, Z sous l'action de trois servo-moteurs SMX, SMY, SMZ, auxquels il est relié méca- niquement par des liaisons qui ne sont pas indiquéés sur la figure 1.
En outre, suivant une caractéristique de l'invention les éléments de référence RSX, RSY, RSZ, peuvent effectuer indépendamment de pdits déplacements dans les directions correspondantes X, Y, Z, sous l'action de vis auxiliaires d'entraînement VAX,VAY et VAZ, res- pectivement, lesquelles sont reliées mécaniquement à des volants MX, MY et MZ, respectivement, qui peuvent être manoeuvrésmanuellement par des servo-mécanismes auxi- liaires.
Ainsi qu'il est bien connu, la position de l'or- gane mobile TP par rapport à la partie fixe de la machine le long de chaque axe peut être représentée par le dépla- cernent relatif entre l'enroulement fixe et les enroule- ments mobiles qui appartiennent à cet axe, ce déplace- ment étant exprimé par un angle électrique, si l'on tient compte du fait que le pas polaire de l'enroulement fixe, qui correspond à 360 électriques, vaut par exemple 2 mm. Dans un tel cas, le convertisseur numérique- analogique D/A est du type décrit dans la demande de brevet belge N 9911 déposée le 8 Mars 1965 pour "Convertis- seur numérique-analogique par exemple pour un dispositif de commande automatique de machines-outils", au nom de la même Demanderesse.
Ce convertisseur, qui est excité par un oscillateur sinusoïdal 14 ayant une fréquence de
10 kHz, par exemple, est apte à fournir sur les sorties 11
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et 12, qui alimentent les enroulements 9 et 10, respec- tivement, des signaux sinusoïdaux de fréquence encore egalc à 10 KHZ et dont les amplitudes maxima sont res pectivement proportionnelles au sinus et au cosinus dudit angle. En particulier le convertisseur D/A comprend un ensemble des transformateurs qui peuvent être connectés sélectivement entre l'oscillateur 14 et les sorties 11 et 12 à l'aide d'un ensemble de contacts qui sont commandés par des relais eux-mêmes alimentés par les signaux d'entrée provenant des sorties des bascules S1 à S10.
L'enroulement de chacun de ces relais a une extrémité reliée à la sortie F1 à F10 correspondante et l'autre extrémité reliée, à travers un interrupteur RST5, à une source de potentiel constante AL.
Lorsque le dispositif de positionnement fonctionne automatiquement sous la commande du lecteur 2 de l'organe du programme, le contact RST5 se ferme pour permettre aux signaux FI à F10 qui proviennent dudit organe de programme d'exciter les enroulements des relais du convertisseur D/A.
Lorsque, au contraire, le contact RST5 est ouvert, les relais du convertisseur D/A sont effectivement soustrait à la commande de l'organe de programme. En particulier, dans cette condition, tous les relais du convertisseur D/A sont désexcités avec certitude, comme cela se produirait pendant la lecture d'un ordre de position zéro sur le ruban.
On peut donc dire que, lorsque le contact RST5 est ouvert, le convertisseur D/A se comporte comme s'il était alimenté par un générateur d'ordres de position constante, en particulier d'ordres de position zéro.
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Il va de soi que ce générateur d'ordres constants peut être constitué par une source de dix signaux binaires constants qui peut être connectée aux dix entrées du convertisseur D/A à la place des sorties des bascules F1 à F10,
Sur la sortie 13X du mesureur de position 1X, on obtient un signal sinusoïdal de fréquence encore égale à 10 kHz, d'une amplitude maximum proportionelle à 1a différence entre la position actuelle de l'organe mobile TP le long de l'axe X et la position représentée par l'or- dre actuellement enregistré de façon stable dans les bas- cules F1 à F10, avec une avance ou un retard de phase de @/2 radiants par rapport au signal dudit oscillateur, suivant le signe de cette différence.
On bbtient des signaux analogues pour l'axe Y et pour l'axe Z sur les sorties 13Y et 13Z respectivement.
Le long de chaque axe X, Y, Z, l'élément de référence RX, R Y, RZ comprend une série de positions de zéro équidistantes, définies par la position des pôles de l'enroulement fixe 8, et on dira que l'organe mobile TP se trouve dans une position de zéro par rapport à l'élément de référence lorsque l'enroulement 9 alimenté par la sortie 11 du convertisseur D/A avec le susdit signal proportionnel au sinus se trouve en phase avec ledit enroulement fixe 8, de sorte que les pôles correspondante se trouvent face à face.
Les signaux obtenus sur les sorties 13X, 13Y et 13Z et amplifiés respectivement par les amplificateurs
16X, 16Y et 16Z sont transmis, à travers les interrupteurs
17X, 17Y et 17Z respectivement, aux mémoires analogiques
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à condensateur 18X, 18Y et 18Z respectivement qui sont aptes à enregistrer l'amplitude maximum de ces signaux, pour. alimenter, à travers des servo-amplificateurs 19X, 19Y, 19Z, les servo-moteurs SMX, SMY et SMZ, respectivement, Chacun des interrupteurs 17X, 17Y, 172 est d'un type connu en soi et apte à se fermer pour établir un parcours d'im- pédance négligeable pendant tout le temps pendant lequel une impulsion de sondage se présente à son entrée 20X, 20Y ou 20Z respectivement.
Ainsi qu'on l'a décrit dans du 6 Octobre 1964 la demande de brevet de la Demanderesse précédemment ci. tée, cette impulsion de sonlage est conditionnée pour chaque axe X, Y, Z par un signal de consentement obtenu par comparaison entre chaqvr nouvel ordre fourni par l'organe de programme et l'ordre qui, étant emmagasiné dans la mémoire à condprtsateurs 18X, 18Y ou 18Z res- pectivement, commande actuellement le servo-moteur..
Ce nouvel ordre est envoyé ou non, pour rem- placer dans la commande l'ordre précédent, selon que le résultat de cette comparaison, qui représente la diffé- rence entre les positions définies par les deux ordres, est inférieur ou non àune limite prédéterminée. Pour effectuer cette comparaison, il est prévu pour chaque axe un circuit différentiel 25X, 25Y, 25z qui est muni de deux entrées reliées aux deux pôles de l'interrupteur
17X, 17y, 17Z respectivement et qui est apte à fournir un signal sur sa sortie 26X, 26Y ou 26Z respectivement pendant tout le temps pendant lequel la différence entre les signaux existants aux deux entrées est supé- rieure à une valeur predeterminée.
Pour chaque axe, dans la ligne de liaison entre la memoire à condensateur 18X, 18Y, 18Z et le
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servo-amplificateur correspondant 19X, 19Y, 19Z res- pectivement, est intercalé un commutateur à deux posi- tions 40X, 40Y, 40Z respectivement, ce commutateur étant dans la position 1KX. 1Ky, 1KZ respectivement qui est indiqué sur la figure 1 ou bien dans l'autre position 2KX, 2KY ou 2KZ respectivement, selon l'absence ou, dans l'autre cas, la présence d'un signal AMX, AMY ou AMZ respectivement.
Dans la position 1K, ce commutateur relie le servo-amplificatieur 19X, 19Y, 19Z, à la mé- moire 18X, 18Y ou 18Z, de sorte que le servo-moteur SMX, SMY, SMZ est commande par les ordres de position qui proviennent de l'organe de programme tandis que, dans la position 2K, ce commutateur relie le servo-ampli- ficateur 19X. 19Y, 19Z à un organe de déplacement gros- sier QX, QY, QZ, respectivement. Chaque organe de dépla- cement grossier QX, QY, QZ comprend un potentiomètre, PTX, PTY ou PTZ respectivement, que l'on peut manoeuvrer manuellement pour fournir sur la sortie 41X, 41Y, 41Z respectivement, un signal apte à commander le servo-mo- teur correspondant, SMX, SMY ou SMZ.
Les signaux, AMX, AMY, AMZ ont la fonction, comme on l'a déjà vu plus haut, d'interrompre l'anneau du servo-système de l'axe correspondant, dans le but de soustraire le servo-moteur SMX, SMY. SMZ à la coamande des ordres de position qui proviennent du lecteur 2 de l'organe de programme, ou bien du générateur d'ordres de position constants et de le soumettre à l'organe de dé- placement grossier Qx. QY, Qz: lesdits signaux sont pro- duits par un organe de sélection des axes 42 (figure 2) qui sera décrit dans la suite.
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Les sorties des bascules F11et F12 qui, ainsi qu'on l'a décrit, représentent une adresse. alimentent un décodeur d'adresses 3 qui comprend quatre circuits "et" 4. 5, 6, 7 et qui est apte à activer l'une des quatre sor- ties X, Y, Z et A respectivement, suivant que l'ordre lu au moment considéré et enregistré de façon statique dans les bascules F1 à F10 se rapporte à l'axe X, à l'axe Y, à l'axe Z, ou bien aux commandes auxiliaires.
La production de chaque signal d'adresse X, Y, Z, A dans le générateur 3 est en outre conditionnée par le contrôle de parité exécu- té sur le groupe de chiffres auquel ce signal d'adresse se rapporte et par la présence d'un signal de synchronisme qui est lu sur la piste P14 et enregistré de façon statique dans la bascule F14, Plus particulièrement, les sorties des bascules F1 à F13alimentent un circuit de contrôle de parité , 33, connu en soi, qui ne fournit sur la sortie 34 un signal de consentement à l'activation des sorties X, Y; Z, A des circuits "et" 4, 5, 6 ou 7, respectivement, que si le nombre de chiffres binaires égaux à "1" qui sont emmaga- sinés dans lesdites bascules F1 à F13 est pair; la sortie de la bascule 14 fournit également un signal de consentement auxdits circuits "et" 4, 5, 6, 7.
Les signaux d'adresses X, Y, Z, en agissant sur les portes 27X, 27Y. et 27Z respectivement, mettent res- pectivement en service les sorties PX, PY, PZ des circuits différentiels 25X, 25Y et 25Z,
Le signal d'adresse A va au contraire mettre en service un décodeur d'ordres auxiliaires 23 qui est alimen- té par les sorties des bascules F1 à F10. Chaque sortie du décodeur 23 commande une fonction auxiliaire correspon- dante de la machine.
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Les sorties X, Y, ou Z du décodeur d'adresses 3 peuvent en outre être reliées aux bornes AX, AY et AZ respectivement, dont la fonction est expliques dans la suite de la description, à travers les contacts RST1, RST2, RST3 d'un relais RST, lorsque ces contacts se trou- vent dans une première position de contact comme indique sur la figure 1, Dans le cas contraire, ces contacts, lors- qu'ils se trouvent dans l'autre position, peuvent relier les bornes AX, AY et AZ respectivement aux sorties XO, YO et ZO respectivement d'un générateur d'adresses fictives 39, lequel est apte à ectiver cycliquement lesdites sor- ties XO, YO, ZO (figure 3). Ce générateur d'adresses 39 peut être réalisé par exemple au moyen d'un compteur.
Les contacts du relais RST sont représentes sur la figure 1 dans la position qu'ils prennent lorsque le relais est excité. Comme on le verra dans la suite, le relais RST reste excité de l'instant où, après la mise en marche du lecteur de ruban, ce lecteur dit sur le ru- ban le premier groupe de treize chiffres binaires qui constitue un ordre spécial auxiliaire de "départ", jusqu'à l'ins- tant où ce lecteur lit sur le ruban un ordre auxiliaire "d'arrêt". C'est-à-dire que le relais RST reste excité pendant toute l'exécution automatique du programme lu sur le ruban, puisqu'il est excité par le signal ST produit par, le premier groupe de chiffres binaires lu et qu'il est désex- cité par le signal STOP produit par le dernier groupe de chiffres lu sur le ruban.
Les signaux qui sont présents sur les conduc- teurs AX, AY, AZ mettent respectivement en service les entrées des interrupteurs 17X, 17Y et 172 à travers les
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portes 22X, 22Y et 22Z respectivement: en outre chacun des signaux AX, AY, AZ est apte à mettre en marche l'os cillateur 14. Lorsqu'il a effectué cinq oscillations complètes, (figure 3) cet oscillateur 14 se forme automa- tiquement, d'une façon connue en soi, et il alimente, ou- tre que le convertisseur D/A, un circuit qui est capable de produire une impulsion de sondage SP à chaque instant auquel le signal sinusoïdal fourni par l'oscillateur 14 passe d'une valeur négative à une valeur positive (figure 3). Ces impulsions de sondage sont utilisés pour commander l'ouverture sélective des interrupteurs 17X, 17Y, 17Z.
Plus particulièrement, à travers une porte 210, dont la fonction sera précisée dans la suite, les impul- sions de sondage SP sont transmises par la ligne S à l'interrupteur 17X, 17Y ou 17Z. suivant que l'ordre qui ' peut être transmis au moment considéré est un ordre de po- sition relatif à l'axe X, Y, ou à l'axe Z, et par consé- quent, suivant que le signal AX, AY ou AZ ouvre la porte 22X, 22Y ou 22Z.
Il en résulte que, à la suite de la lecture d'un ordre de position relatif à un certain axe, seul se ferme l'interrupteur 17X, 17Y, 17Z, qui corres- pond à cet axe et que cet interrupteur ne se ferme qu'à l'instant des crêtes du signal présent sur la sortie 13X, 13Y, 13Z du mesureur de position IX, IY, IZ correspondant (figure 3), de sorte que, en fait, la mémoire à condensa- teur correspondante 18X, 18Y, 18Z, se charge à un niveau de tension égal à l'amplitude maximum dudit signal de sor- tie 13X, 13Y, 13Z, c'est-à-dire à un niveau qui représente la valeur de l'erreur de position le long de cet axe au moment considéré.
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Les impulsions de sondage SP produites par le formateur 15 sont en outre transmises aux portes 27X, 27Y ' et 27Z, de sorte que, pendant chacune desdites impulsions de sondage SP, la sortie PX, PY ou PZ respectivement du circuit différentiel 25X, 25Y, 25Z de l'axe qui est sélec- tionné à ce moment est activée si le résultat de la com- paraison effectuée par ce circuit différentiel est supé- rieur à la limite prédéterminée.
Les signaux PX, PY, PZ sont envoyés pour désexci- ter une bascule 280 qui est, d'autre part, excitée par le signal R; ceci est produit par un élément de retard 38, alimenté par la bascule F14 qui enregistre de façon statique le signal de synchronisation lu sur le ruban et qui, lors- qu'elle est excitée, maintient ouverte la porte 210 à tra- vers laquelle sont transmises les impulsions de sondage qui commandant la fermeture des interrupteurs 17X, 17Y, 17Z.
En outre, la porte 210 est ouverte indépendamment de la bascule 280, pendant tout le temps pendant lequel un contact RST4 du relais RST reste fermé, c'est-à-dire pendant le temps pendant lequel le relais RST reste désex- cité, Par conséquent, lorsque le contact RST4 est ouvert, c'est-à-dire pendant l'exécution automatique du programme, la porte 210 s'ouvre ou non, pour transmettre les impul- sions de sondage S à l'interrupteur 17X. 17Y, 17Z de l'axe sélectionné au moment considéré, suivant que l'opération de comparaison effectuée dans le circuit différentiel 25X.
25Y, 25Z mis cn service à ce moment n'a pas produit ou a produit un signal PX, PY ou PZ. Par conséquent, chaque nouvel ordre, qui, sur la base de cette comparaison, se trouve erroné parce qu'il présente une trop forte différen-
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ce par rapport au dernier ordre accepté et mémorise dans la mémoire 18X. 18Y, 18Z, reste ignoré, et le servo-moteur de l'axe correspondant continue à être commandé par le dernier ordre qui est considéré comme acceptable.
Chacun des signaux PX, PY, PZ, est en outre envoyé à un dispositif d'arrêt 42X, 42Y ou 42Z respec- tivement, décrit dans la demande de brevet français déposée le 6 Octobre 1964 déjà ditée, capable d'arrêter la machine si, dans l'une des quelconques des séquences de n ordres consécutifs relatifs à un certain axe, le nombre des ordres négligés, parce que non considérés comme acceptables par le circuit différentiel corres- pondant, est supérieur à un nombre k préalablement fixé.
Le signal de sortie de la bascule F14 qui, en agissant à travers le décodeur d'adresses 3, provoque la mise en marche de l'oscillateur 14, est en outre envoyé, ainsi qu'on l'a déjà dit, à l'organe de retard 38, qui le retarde d'un temps égal à la durée des cinq oscillations de l'oscillateur 14, durée qui dans le cas décrit est de 500ms. Le signal R ainsi obtenu à la sortie de l'organe de retard 38 est utilisé pour effacer les bascules F1 à F14 et pour réexciter la bascule 28 lorsque cette- dernière a été désexcitée par un éventuel signal PX, PY, PZ, produit par les circuits différentiels 25X, 25Y, 25Z.
L'organe de sélection des axes 42 (figure 2) comprend trois relais RX, RY, RZ, qui peuvent être sélec- tivement excités par la source E, par fermeture des boutons poussoirs BMX, BMY, etBMZ respectivement, comme indiqué
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sur la figure 2, sur laquelle tous les contacts sont re- présentés dans leur position de repos. Plus précisément, la fermeture temporaire du contact du bouton poussoir BMX, BMX, ou BMZ provoque l'excitation du relais RX, RY, ou RZ respectivement. lequel ferme le contact d'auto-excitation.
RXI, RYI ou RZI respectivement, de sorte que, même après la réouverture du contact BMX, BMY, ou BMZ respectivement, le relais RX, RY ou RZ reste excité par la source E. L'en- roulement d'excitation de chaque relais RX, RY, RZ est relié en série aux contacts RY2, RZ2, RX2 du relais RY, RZ ou RX respectivement, ainsi qu'aux contacts RZ3, RX3, RY3 du relais RZ, RX ou RY respectivement. La manoeuvre de chaque bouton poussoir BMX, BMY, BMZ, n'exéite donc le relais correspondant RX, RY, RZ que si les deux autres re- lais sont simultanément désexcités. Il est donc évident que la disposition des contacts décrits assure que jamais plus d'un relais RX, RY, RZ ne sera excité à la fois.
Une fois le relais RX, RY, RZ excité, il est nécessaire, pour le désexciter, de presser un bouton poussoir BA qui inter-' rompt la connexion reliant la source E à tous les relais RX, RY, RZ, Chaque relais, RX, RY, RZ, lorsqu'il est exci- té, maintient en outre fermé un contact RX4, RY4, ou RZ4 respectivement de sorte que, sur la sortie AMX, AMY, AMZ, on trouve un signal, pendant tout le temps pendant lequel le relais RX, RY, ou RZ respectivement reste excité. Pour annuler ce signal AMX, AMY, ou AMZ, il suffit de désexciter le relais RX, RY ou RZ respectivement par ouverture de l'interrupteur BA.
On décrira maintenant brièvement le fonctionnement du dispositif suivant l'invention.
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Initialement, on monte et on bloque sur la table porte-pièce la pièce de matière sur laquelle doivent être exécutées les opérations de travail programmées et on met en marche l'alimentateur du dispositif, Dans ces conditions, le mouvement du ruban de programme n'ayant pas été mis en marche, le lecteur 2 n'a encore lu aucun ordre et les bascules F1 à F14 se trouvent toutes désexci- tées.
En particulier, le lecteur n'a pas encore lu le premier groupe de chiffres enregistré dans l'organe de programme et dont la lecture engendre, ainsi qu'on l'a dit plus haut, le signal ST de mise en marche du fonc- tionnement automatique programmé. par conséquent, initialement, le signal ST est absent, de sorte que les contacts RST1, RST2, RST3 et RST4 se trouvent dans la position opposée à celle qui est in- diquée sur la figure 1, En outre, les signaux AMX, AMY, et AMZ son certainement absents, puisqu'aucun des boutons poussoirs BMX, BMY. BMZ n'a pas encore été actionné et que, par conséquent, les commutateurs 40X, 40Y et 40Z se trouvent respectivement dans la position 1KX, 1KY . et 1KZ comme indiqué sur la figure 1.
Le générateur d'adres- ses fictives 39 est excité dès que l'alimentateur du dis- positif est mis en marche et il reste excité aussi long- temps que ce dernier reste en fonctionnement. Le généra- teur 39 commence donc à activer cycliquement ses sorties XO, YO, ZO, de sorte que sur chacune des sorties XO, YO, ZO on obtient, par exemple toutes les 20 ms, un signal d'une durée de 0,5 ms, les signaux sur les sorties XO, YO, et ZO étant déphasés de 5 ms comme indiqué sur la figure 3.
A travers les contacts, RST1, RST2, RST3, les signaux XO, YO, ZO sont transmis aux bornes AX, AY, AZ, lesquelles
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sont donc activées cycliquement.
En outre, le contact RST3 étant ouvert, tous les relais du convertisseur D/A restent désexcitées. En d'autres termes le convertisseur D/A est alimenté par le générateur d'ordres de position zéro mentionné plus haut.
En particulier, le premier signal produit par le générateur d'adresses fictives 39, que l'on supposera être le signal XO, et qui active la sortie AX, met en marche l'oscillateur 14 qui accomplit un premier cycle de cinq oscillations.
Par conséquent, sur chacune des sorties 11 et 12 du conver- tisseur on obtient un train de cinq ondes sinusoldales dont l'amplitude est sin 0 = 0 et, res- pectivement, cos 0=1. En outre, sur la sortie SP du for- mateur 15, on obtient cinq impulsions SP et, par conséquent, à travers la.porte 210, qui est maintenue constamment ou- verte par le contact RST4 qui est fermé, en l'absence du signal ST on obtient également cinq impulsions de sondage S qui sont envoyées à travers la porte 22X, pour fermer l'interrupteur 17X et relier ainsi le servo-moteur SMX à la sortie du convertisseur D/A.
Ensuite, le génératetr 39 produit un signal YO qui, de la même façon, active la sortie AY et, par conséquent, met à nouveau en marche l'os- cillateur 14 de façon à activer comme précédemment les sorties du convertisseur D/A et de façon à envoyer cinq impulsions de sondage S à travers la porte 22Y, pour fer- mer l'interrupteur 17Y, de sorte que le servo-moteur SMY est ainsi relié aux sorties du convertisseur D/A.
Ensuite, le générateur produit un signal ZO qui, de la même façon, active la sortie AZ et, ensuite, met à nouveau en marche l'oscillateur 14 de façon à activer comme précédemment les
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sorties du convertisseur D/A et de façon à envoyer cinq impulsions de sondage S à travers la porte 22Z, pour fermer l'interrupteur 17Z, de sorte que le servo-moteur SMZ est ainsi relié aux sorties du convertisseur D/A. Ensuite, le générateur 39 excite à nouveau la sortie XO, puis la sortie
YO, puis la sortie ZO, et ainsi de suite cycliquement ce qui a pour effet de relier cycliquement et séparément les servo-moteurs SMX, SMY, SMZ au convertisseur D/A, lequel continue à fournir sur sa sortie un signal qui simule un' ordre de position 0.
Si le dispositif est muni de dispositifs d'arrêt automatique de la machine 42X, 42Y, 42Z, commandés par les circuits différentiels 25X, 25Y et 25Z respectivement, comme décrit dans la demande de brevet français du 6 Octobre 1964 précitée, il sera nécessaire, dans cette phase de fonctions nement, d'empêcher le fonctionnement de ces dispositifs d'ar rêt à l'aide de moyens connus en soi.
Il ressort de ce qui précède que, dans cette phase initiale, qui suit immédiatement la mise en marche de l'alimentation du dispositif, les servo-mécanismes des axes X, Y, Z sont alimentés à l'aide d'ordres de position zéro de sorte que les servo-moteurs SMX, SMY, SMZ amêment et maintiennent la table porte-pièce dans celle des posi- tions de zéro de l'élément de référence RSX, RSY et RSZ respectivement qui était la plus proche de la position dans laquelle la table porte-pièce se trouvait au moment de la mise en marche de l'alimentation du dispositif.
Le dépla- cement que la table subit dans cette première phase n'est donc pas supérieur au pas (2 mm) des mesureurs de position,
En général, après cette première phase de positionnement,
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le point de référence qui est trace sur la pièce à usiner ne coïncide pas encore avec le point de référence absolue de la machine mais il pourra au contraire être distant de cette référence absolue d'une distance comprenant plusieurs pas du mesureur de position.
Par conséquent, à cette première phase de posi- tionnement, on fait suivre une deuxième phase dans laquelle entrent en action les organes de déplacement grossier OX, QY, QZ. Dans cette deuxième phase, le déplacement de la table s'effectue le long d'un seul axe à la fois. En par- ticulier, si l'on suppose que l'on veut prendre en consi- dération tout d'abord l'axe Y, l'opérateur presse le bouton poussoir BMY, de sorte qu'il s'engendre un signal AMY (figure 2).
Le signal AMY provoque la commutation du commu- tateur 40X sur la position de contact 2KY. de sorte que l'anneau du servo-mécanisme de commande le long de l'axe Y est interrompu et que la commande du servo-moteur SMY est transférée à l'organe de déplacement grossier QX, dont le potentiomètre PTY est maintenant relié à ce servo- moteur à travers le servo-amplificateur 19Y. Il est donc possible de commander par une manoeuvre manuelle du potentio mètre OY, le positionnement initial grossier de la table porte- pièce TP de la machine le long de l'axe Y.
Pendant cette phase de positionnement grossier le long de l'axe Y, le généra- teur d'adresses fictives 39 continue à fournir cyclique- ment les signaux XO, YO, ZO pour adresser cycliquement - les trois axes X, Y, Z, tandis que le générateur d'ordres de position zéro continue à fonctionner mais que la mise en service n'est effective que pour les axes X, Z.
Par
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conséquent, tandis que le servo-moteur de l'axe Y, qui est soustrait à la commande du générateur, est mis sous la commande manuelle du potentiomètre PTY, les servo- moteurs des autres axes X et Z, pour lesquels l'anneau du servo-mécanisme de commande n'a pas été interrompu, continuent à être placés sous la commande de ce généra- teur d'ordres zéro de sorte que, le long des axes X et Z, la table TP est maintenue par les servo-mécanismes cor- respondants dans la position zéro qu'elle a prise dans la première phase de positionnement.
Une fois le positionnement de la table porte- pièce le long de l'axe Y effectué avec une approximation "grossière", il est possibl d'affiner cette approximation, En particulier, pendant une troisième phase de position- nement initial, l'opérateur, en pressant le bouton pous- soir BA, désexcite la sortie AMY et, ensuite, ramène le commutateur 40Y dans la position 1KY indiquée sur la fi- gure 1 de façon à refermer l'anneau du serve-mécanisme de l'axe Y. Le servo-moteur SMY est donc replacé sous la commande du générateur d'ordres de position zéro, de sorte que le servo-mécanisme de l'axe Y agira de façon à mener la table porte-pièce dans la position de zéro de l'élément de référence RSY qui est la plus proche de la position prise par la table pendant ledit déplacement grossier.
Ensuite, dans une quatrième phase de position- nement initial, en agissant manuellement, ou à l'aide d'un servo-émcantise auxiliaire, sur le volant MY, il est pos- sible, à l'aide de la vie d'entraînement auxilaire VAY, de transmettre à l'élément de référence (enroulement fixe du mesureur de position) RSY un petit déplacement égal à une
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fraction de la distance comprise entre deux positions de zéro successives dudit élément de référence.
Pendant cette quatrième phase, l'anneau du servo-mécanisme de l'axe Y continue à être fermé et il est alimenté par le générateur d'ordres zéro de sorte que, le long de l'axe Y, la table porte-pièce est maintenue fixe, par rapport à l'élément de référence RSY, dans la position de zéro, relative à cet élément de référence, qu'elle a prise pendant la troisième phase de positionnement.
Par consé- quent, dans cette quatrième phase, la table porte-pièce TF et l'élément de référence sont maintenus solidaires l'une de l'autre le long de l'axe Y, suivant une caracté- ristique de l'invention, du fait que leurs positions sont asservies, à travers le servo-mécanisme de l'axe Y placé sous la commande des ordres de position zéro produits par le générateur d'ordres zéro, c'est-à-dire on réalise une so- lidarisation par voie électrique entre les deux éléments du mesureur de position IY et, en déplaçant l'élément de référence RSY, on obtient également l'entraînement soli- daire de l'élément de relèvement RSY et,par conséquent, de la table porte-pièce.
Pendant cette deuxième, cette troisième et cette quatrième phase du positionnement initial le long de l'axe Y, les servo-mécanismes des axes X et Z continuent à être commandés par le générateur d'ordres zéro et à être sélec- tionnés par le générateur d'adresses fictives 39 dans le but de maintenir la table porte-pièce TP dans la position qu'elle a prise le long des axes X et Z dans la première phase de positionnement. Il ressort de ce que précède que, jusqu'à la fin de la troisième phase du positionnement
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initial relatif à l'axe Y, les diverses opérations de déplacement qui comportent la manoeuvre du potentiomètre PTY et des ouvertures et fermetures sucdesives de l'an neau du servo-mécanisme de l'axe Y ont pour effet de po- sitionner la table dans l'une des positions zéro relatives à l'élément de référence RSY.
Si, par conséquent, la distance qui existait entre le point de référence rela- tive et le point de référence absolue aussitôt après le montage de la pièce sur la table ne comprend pas un nombre entier de pas polaires de l'élément de référence, avec les trois premières phases de positionnement on ne pourra atteindre que la position zéro de l'élément de référence qui est la plus proche de la position définitive, de sorte que le positionnement sera approché au maximum d'une frac- tion de pas. Dans une quatrième phase de déplacement, en agissant sur la vie auxiliaire d'entraînement VAY, on ame liorera le positionnement en déplaçant solidairement la table et l'élément de référence de cette fraction de pas.
Une fois terminé le positionnement initial le long de l'axe Y, on exécute le déplacement analogue, par exemple le long de l'axe X. A cette fin, l'opérateur presse le bouton poussoir BMX pour produire le signal AMX qui met le servo-moteur SMX sous la commande du poten- tiomètre PTX il en résulte par conséquent une deuxième phase de déplacement grossier relatif à l'axe X. Ensuite, l'opérateur presse le bouton poussoir BA, de sorte qu'on obtient ensuite une troisième phase de positionnement ini- tial relatif à l'axe X, pendant laquelle la table est amme née dans la position de zéro de l'élément de référence RSX qui est la plus proche de la position acquise pendant la
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deuxième phase.
Finalement, suit une quatrième phase de positionnement initial relative à l'axe X, pendant laquelle l'opérateur déplace l'élément de référence RSX en agissant sur la vie auxiliaire d'entraînement VAX à l'aide du volant MX pour améliorer le positionnement le long de l'axe X.
On effectue de la même façon le positionnement le long de l'axe Z.
Une fois terminées les opérations de position- nement initial le long des trois axes, les trois servo- moteurs SMX, SMY, SMZ continuent à rester sous la commande du générateur d'ordres de position zéro et le générateur d'adresses fictives 39 continue à rester en fonction de sorte que la table porte-pièce est maintenue par les trois servo-mécanismes dans la position ainsi acquise.
On remarquera que la structure de l'organe de sélection des axes 42, qui est telle que les signaux AMX,
AMY, ANZ s'excluent réciproquement, donne une plus grande sécurité dans ces opérations de positionnement initial,du fait qu'elle ne permet d'effectuée la commande manuelle au moyen du potentiomètre que pour un seul axe à la foin et qu'elle évite par conséquent, que pendant le position- nement le long d'un certain axe, de fausses manoeuvres éventuel les des boutons poussoir BMX, BMY, BMZ ne provo- quent une variation de la position déjà acquise le long des autres axes,
A la fin des opérations décrites ci-dissus pour le positionnement initial de la table porte-pièce.
le lecteur de ruoan 2 peut être mis en action, ce qui a pour effet de déclencher le fonctionnement automatique du dise positif sous la commande de l'organe de programme le premier ordre lu par le lecteur 2 sur le ruban de programme
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est toujours la fonction auxiliare de "départ" qui, à travers le décodeur d'ordres auxiliaires 23, engendre le signal ST, Ce signal excite le relais RST qui, ensuite, se maintient excité, du fait qu'il forme un contact d'auto- excitation RST6 de sorte que, à travers ce contact RST6 et le contact RH1, qui en position de repos est fermé comme indiqué sur la figure 1, ce relais RST a son propre enrou- lement excité par la source V, Par conséquent, le relais RST étant excité, les contacts RST1, RST2, RST3, RST4, RST5 prennent la position indiquée sur la figure 1.
En parti- culier, les contacts RST1,RST2,RST3 relient les bornes AX,AY, AZ au décodeur d'adresses 3, en les déconnectant du géné- rateur d'adresses fictives 39, lequel, tout en continuant à produire les signaux XO, YO, ZO, n'agit donc plus sur les dispositifs de positionnement; le contact RST5 se trouve fermé de sorte que la source de tension AL est re- liée aux enroulements des relais du convertisseur D/A et que le convertisseur est maintenant alimenté par les signaux de sortie des bascules F1 à F10, au lieu d'être alimenté par le générateur d'ordres constants.
Enfin, le contact RST4 se trouve ouvert, de sorte que la:porte 210 est main- tenant commandée par la sortie de la bascule 280, Si, en outre, le dispositif est muni des dispositifs d'arrêt de la machine 42X, 42Y, 42Z, qui sont commandés par les circuits différentiels 25X, 25Y, 25Z, l'excitation du relais RST met en service ces dispositifs d'arrêt qui, ainsi qu'on a dit plus haut, avaient été mis hors service pendant le positionnement de la table. Il est évident qu'en outre, dans le fonctionnement automatique contrôlé par le ruban de programme, il ne se produit aucune manoeuvre sur l'organe 42
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de sélection des axes de sorte que les organes de dépla cement approche QX, OY. QZ n'interviennent pas dans le fonctionnement des servo-moteurs.
Après ledit ordre auxiliaire de "départ", le lecteur lit sur le ruban le premier ordre de position qui se rapporte à l'axe X. Par conséquent la sortie AX est activée 'à travers le décodeur 3, de sorte que l'oscillateur
14 est mis en action et accomplit un cycle de cinq oscillations.
Par conséquent, le convertisseur D/A fournit sur les sorties
11 et 12 des signaux qui représentent le premier ordre de position relatif à l'axe X, tandis que le circuit forma- teur 15 fournit cinq impulsions de sondage qui ferment l'in- terrupteur 17X pour introduire ce premier ordre dans la mémoire à condensateur 18X afin de commander le servo- moteur SMX. Ensuite, le lecteur lit sur le ruban le pre- mier ordre de position relatif à l'axe Y, et le premier ordre de position relatif à l'axe Z lesquels sont, de la même façon, envoyés pour commander les servo-moteurs SMY et SMZ. Ensuite, le lecteur lit un ordre auxiliaire qui, une fois décodé par le décodeur 23, va agir sur l'organe intéressé de la machine.
Ensuite le lecteur lit le deuxième bloc d'information qui comprend, dans l'ordre suivant, le deuxième ordre de position relatif à l'axe X, le deuxième ordre de position relatif à l'axe Y, le deuxième ordre de position relatif à l'axe Z et le deuxième ordre auxiliaire . et ainsi de suite pour les blocs suivants.
Le fonctionnement du dispositif de commande nu- mérique de positionnement, qu'on vient de décrire en re- gard de la figure 1 , dans les phases dans lesqules les
EMI26.1
servo-moteurs sont-comomdes par l'organe de progr8llJlle
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est substantiellement identique à celui décrit dans la deman de brevet français déposée le 6 Octobre 1964 citée plus haut et on ne le décrira donc plus en détail.
On a vu que, par suite des opérations du posi- tionnement initial, la table porte-pièce avait été placée dans une position de zéro de l'élément de référence. Par conséquent, si, dans la préparation du programme on a pris la précaution de faire coïncider l'origine des coordonnées avec le premier point du profil que la partie mobile de la machine doit parcourir, de sorte que le premier ordre de position enregistré sur le ruban est égal à zéro, au moment de la mise en marche du ruban la partie mobile commencera, sans aucun mouvement brusque, à parcourir le profil établi par le programme.
Le programme prévoira en outre en général un point d'arrêt final et éventuellement des points d'arrêt intermédiaire. Ces derniers permettant à l'opérateur de contrôler la progression de l'usinage, et en particulier les côtes de la partie du profil qui a été déjà taillée.
Ces arrêts sont déterminés par des ordres auxiliaires spéciaux "d'arrêt" enregistrés sur le ruban, la lecture de chacun des ordres auxiliaires engendrant à travers le dé- codeur 23 un signal "STOP". Ce signal STOP excite le re lais RH, lequel, en ouvrant donc le contact RH1, désexcite le relais RST, Ce dernier étant désexcité, les servo- mécanismes des axes X, Y,Z sont soustraits à la commande des ordres lus sur le ruban et soumis au contraire à la commande du générateur d'ordres zéro qui coopère avec le générateur d'adresses fictives 39.
En particulier, il se repoduit dans le dispositif la même situation que
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celle qui précédait immédiatement la mise en marche du ruban et qui a déjà été amplement décrite, 11 en résul- te que, à la suite de la lecture de chaque ordre d'arrêt, la partie mobile est maintenue par les servo-mécanismes dans la position précédemment acquise.
Il va de soi que, dans la préparation du pro- gramme, les points d'arrêt ne pourront être préparés que dans les positions distantes de l'origine des coordonnées d'un nombre entier de pas polaires des mesureurs de posi- tion, puisque, lorsque la machine est ainsi arrêtée, le générateur d'ordres constants engendre des ordres de po- sition zéro. Evidemment, le générateur d'ordres constants peut être modifié de façon à répéter toujours le dernier ordre lu sur le ruban, auquel cas la limitation dans la programmation qui a été mentionnée plus haut est suppri- mée.
Il est facile de comprendre que le dispositif suivant l'invention peut fonctionner également si les ordres du programme, au lieu de représenter des points contigus d'un profil continu, représentent des points relativement distants, c'est-à-dire que ce dispositif est indifféremment applicable à un système de commande de positionnement continu et à un système de commande de position point à point et que l'on peut apporter à la forme d'exécution considérée diverses modifications et divers perfectionnements sans pour cela sortir du domaine de l'invention.