Dispositif de commande pour machine-outil La présente invention a pour objet un dispositif de commande pour machine-outil qui permet une com mande numérique d'un déplacement continu le long d'un chemin déterminé. En particulier, ce dispositif permet, à partir d'un ruban de commande, de dépla cer l'outil d'une machine-outil d'un mouvement réglé de façon continue et linéairement le long d'un chemin défini par des séries de points fixes vers lesquels l'ou til se déplace successivement.
Dans les dispositifs de ce genre déjà connus, la lecture des informations enregistrées sous forme digi tale sur un ruban et leur conversion en informations analogues nécessitent un certain laps de temps durant lequel aucune commande n'est possible.
Le dispositif de commande selon l'invention se caractérise par un élément mobile le long d'au moins deux axes, des moyens pour définir un point fixe, des moyens pour entraîner ledit élément le long des axes vers le point fixe, des moyens pour créer un premier signal correspondant au déplacement de l'élément à partir du point fixe le long d'un des axes, des moyens pour créer un second signal correspondant au dépla cement de l'élément depuis le point fixe le long d'un autre axe,
un premier appareil de résolution recevant le premier et le second signal et calculant à partir de ces signaux la direction du point fixe à partir dudit élément, des moyens pour créer un troisième signal correspondant à la vitesse de l'élément, un second ap pareil de résolution transformant le troisième signal en ses composantes selon les axes de l'élément mo bile, les moyens d'entraînement de l'élément mobile étant asservis à ces composantes ,du troisième signal.
Le dispositif comprend en outre des moyens correc teurs de direction asservis au premier appareil de résolution et commandant le second, et des organes de blocage entrant en action automatiquement lorsque l'élément mobile atteint un point situé à une distance déterminée du point fixe pour bloquer des organes correcteurs du second appareil de résolution de façon à obliger l'élément mobile à continuer son déplace ment dans la direction résultant de la dernière correc tion reçue jusqu'à ce qu'il arrive au point fixe.
Dans une forme d'exécution particulière du dis positif selon l'invention, ce dernier peut comprendre des organes de décalage de l'élément mobile par rap port au chemin imposé par les moyens de définition du point fixe, ces organes de décalage comprenant un générateur d'un signal correspondant nu décalage désiré, et un troisième appareil de résolution décom posant ce signal en composantes correspondant aux axes, et agencé de façon à solliciter le premier appa reil de résolution,
ce troisième appareil de résolution commandant en outre les organes :correcteurs de direction.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif salon l'invention. La fig. 1 est un schéma général de cette forme d'exécution ; la fig. 2 est un schéma de câblage d'une partie de ce dispositif ; la fig. 3 est un graphique illustrant le fonctionne ment du dispositif, et la fig. 4, un autre graphique illustrant également le fonctionnement du :dispositif.
Le dispositif de commande décrit comprend un lecteur 1 de construction usuelle, capable de lire des indications portées par un -ruban 2, par exemple un ruban standard à 8 canaux. Les informations portées par le ,ruban 2 sont sous une forme digitale. Elles sont transférées par des conducteurs 6 et 7 à des groupes de modules de stockage 3 et 4 comprenant des relais à grande vitesse.
Ces groupes de relais 3 et 4 sont de construction connue en soi et comprennent des séries de diviseurs de tension 5 et 5'. La fonction des groupes de relais 3 et 4 est de convertir l'information de point fixe sous forme digitale contenue par le ruban 2 en une information analogique. Le groupe 3 définit la position de point fixe le long de l'axe des X, et le groupe 4 la position de point fixe le long de l'axe des Y.
Les groupes 3 et 4 sont combinés -en un branche ment de ponts équilibrés avec des potentiomètres 8 et 9 qui sont commandés eux-mêmes l'un par un coulis- seau 10 et l'autre par une table 11. Le coulisseau 10 est mobile le long de l'axe des X, alors que la table 11 portée par le coulisseau 10 se déplace le long de l'axe des Y. La table 11 porte un élément mobile auquel l'outil est assujetti.
Les groupes de relais 3 et 4 définissent les valeurs X et Y du point fixe choisi, que l'élément mobile doit atteindre, alors que les potentiomètres 8 et 9 définissent la position instantanée de l'élément mobile selon ses coordonnées X et Y. Le groupe 3 et le po- tentiomètre 8 forment un pont équilibré alimenté à partir d'une source 12 par un transformateur 13.
Si la position instantanée du coulisseau 10 le long de l'axe des X ne correspond pas à la composante X du point fixe choisi, le pont est déséquilibré et il en résulte un premier signal de sortie X dont l'amplitude corres pond à la valeur du déplacement qu'il faut réaliser depuis la position instantanée de l'élément mobile jusqu'au point fixe choisi et dont la phase corres pond à la direction du déplacement.
Ce signal est transmis par un conducteur 12" à l'un des enroule ments 13' d'un premier appareil de résolution Ri calculateur d'angle.
Le pont formé par le groupe de relais 4 et le po tentiomètre 9 est excité également par une source 12' à travers un transformateur 13'. Lorsque ce pont est déséquilibré, il se produit un second signal 4Y dont l'amplitude correspond au déplacement de la table 11 par rapport à une position fixe choisie préalablement sur l'axe des Y. La phase de ce signal correspond, d'autre part, à la direction du déplacement. Ce signal d'erreurs est transmis par un conducteur 14 à un en roulement 15 de l'appareil de résolution RI. Le long des conducteurs 12" et 14, sont placés des amplifica teurs 12' et 14', mais la présence de ces amplificateurs n'est pas absolument nécessaire.
L'appareil de résolution RI comprend des enrou lements 13" et 15 fixes et placés en quadrature. Les signaux de déplacement OX et AY se combinent dans ces enroulements 13" et 15 de façon à obtenir un champ résultant dont l'angle correspond à l'angle i# (fig. 3) que fait la ligne droite joignant la position ac tuelle de l'élément mobile et la position fixe suivante.
Le coulisseau 10 et la table 11 sont entraînés le long de leurs axes respectifs par deux servomoteurs 16 et 17. Ces moteurs peuvent comprendre des orga nes de commande et d'asservissement aptes à leur conférer une vitesse proportionnelle à la tension d'entrée. La vitesse de l'élément mobile est déterminée par le signal d'entrée qui est transmis par un conducteur 18 et par un potentiomètre 19 à une enroulement de l'armature 20 qui fait partie d'un second appareil de résolution R2, appelé appareil de résolution de vitesse et de direction.
Cet appareil est assez semblable à l'appareil Ri, mais, cependant, il ne comprend qu'un enroulement d'armature 20 alors que l'appareil de résolution RI comprend deux enroulements d'armature 25 et 30 en quadrature. Le second enroulement d'ar mature 30 remplit un but qui va être expliqué plus loin. Le second appareil de résolution R2 possède, de même que le premier des enroulements fixes 21 et 22 en quadrature qui subdivisent le signal de vitesse reçu par l'enroulement d'armature 20 en ses compo santes selon l'axe des X et l'axe des Y.
Ces compo santes de vitesse sont transmises par les conducteurs 23 et 24 aux servomoteurs d'entrainement 16 et 17 qui, si nécessaire, peuvent être pourvus d'amplifica teurs. En déterminant la façon dont le signal de vitesse est décomposé en ses composantes axiales, l'appareil de résolution R2 détermine donc la direction du dé placement de l'élément mobile. L'appareil de résolu tion R2 est commandé par l'appareil RI, de façon que la direction du mouvement coïncide avec celle du point fixe.
Pour cela, comme on l'a indiqué précédemment, l'appareil de résolution RI calcule l'angle de la direc tion définie par la ligne joignant la position instanta née de l'élément mobile au prochain point fixe. Si la position angulaire de l'armature 25 ne coïncide pas avec l'angle du champ défini par l'appareil de résolution Ri, il se produit un signal d'erreurs dans l'enroulement 25, signal d'erreurs qui est transmis par un conducteur 26 à l'-amplificateur 27,
de construction conventionnelle. Ce signal d'erreur présente une am plitude qui correspond à l'angle existant en ce moment entre l'enroulement 25 et le champ H et une polarité qui correspond à la direction du déplacement néces saire pour annuler cet angle.
Le signal amplifié est transmis par un conducteur 28 à un servomoteur de mise à zéro 29 relié mécani quement aux enroulements d'armature de l'appareil RI. Il actionne ce servomoteur de façon à faire tour ner l'armature 25 jusqu'à ce qu'elle coïncide angulaire- ment avec le champ résultant de l'appareil RI. Le signal transmis par les enroulements 25 s'allume alors et le moteur 29 s'arrête.
La mise à zéro de l'appareil de résolution Ri est quasiment instantanée, et comme l'enroulement d'armature 20 de l'appareil de résolu tion R2 est relié mécaniquement à l'armature 25, cet enroulement pivote également et se met en position de zéro coïncidant angulairement avec le champ H, de façon à définir la direction du déplacement qui amène l'élément mobile de sa position actuelle à la position fixe par une ligne droite.
Supposons que l'outil se trouve actuellement dans une première position Xl-Y' (fig. 3) et que le lecteur 1 transmet une information X2-Y2 définissant le pro chain point fixe. Cette information de point fixe est transmise au groupe de relais 3 et 4. Un signal AX correspondant au déplacement nécessaire le long de l'axe des X sera transmis par le conducteur 12" à l'enroulement 13" de l'appareil RI, tandis qu'un signal de déplacement AY est transmis par le conducteur 14 à l'enroulement 15.
Les courants circulant dans ces deux enroulements définissent un champ résultant d'angle H correspondant à l'inclinaison de la ligne droite représentant le mouvement de la position XLYI à la position X2-Y2. Le déplacement est alors déter miné par le signal de vitesse et la façon dont il est subdivisé en composantes transmises respectivement aux servomoteurs 16 et 17 par l'appareil décrit. Toute déviation de l'outil hors de la ligne droite de consigne est immédiatement corrigée car une telle déviation entraîne un changement de l'angle de champ,
ce qui produit un signal dans l'enroulement 25 de sorte que le servomoteur 29 est entraîné et aligne l'appareil de résolution R2 sur le nouvel angle. A cha que instant, l'appareil décrit calcule donc la direction de la ligne joignant l'outil au point fixe de consigne et adapte la direction du déplacement instantanément à la direction de consigne.
Le déplacement de l'outil est linéaire. S'il est né cessaire de décrire un contour curviligne, ceci ne peut être fait que<I>par</I> une série de droites. On a déjà pro posé de changer la direction de déplacement de l'outil d'une façon progressive et continue, de façon à ob tenir un déplacement curviligne. Cependant,
cette façon de faire ne permet pas d'obtenir une ligne in curvée qui puisse être contrôlée et il est préférable de procéder en amenant l'outil à zéro sur une position de consigne de façon instantanée et de faire ainsi par courir à l'outil une série d'éléments de lignes droites contrôlées en permanence.
Bien que le lecteur 1 puisse lire le ruban 2 très rapidement, et que les groupes de relais 3 et 4 soient du type à haute vitesse, il s'écoule néanmoins un laps de temps fini jusqu'à ce que les modules 3 et 4 aient reçu l'information du ruban 2.
En fait, on constate qu'avec des modules 3 et 4 du type décrit, les éléments 5 et 5' viennent dans la position commandée pas à pas en définissant nu cours de leur mouvement une série de positions de consignes erronées. Les signaux de déplacement AX et AY qui résultent du déséquili- brage des ponts pendant la durée de la mise en place des modules 3 et 4 sont extrêmement gênants. En fait, si le dispositif fonctionnait exactement comme décrit ci-dessus,
l'outil ne serait absolument pas commandé pendant la période de transmission. Le dispositif dé crit comprend encore d'autres organes qui évitent cet inconvénient.
A cet effet, un troisième signal EB est dérivé du signal d'entrée de vitesse déterminé par le potentio mètre 19 et est conduit dans un circuit de commande de blocage dont les détails sont représentés à la fig. 2. Un quatrième signal<B>EN,</B> dont l'amplitude correspond à la valeur de l'écart entre l'outil et la position de con signe est dérivé du second enroulement d'armature 30 de l'appareil de résolution RI. Ce signal EN est également transmis au circuit de commande de blo cage.
Un relais de blocage 31 -est excité par la diffé- rence entre les tensions des signaux<B>EN</B> et EB, de telle façon que lorsque EN = EB, ce relais 31 est désexcité. A ce moment, il bloque le servomoteur de mise à zéro 29 dans la dernière position atteinte, comme décrit ci-dessous.
On voit à la fig. 2 que le signal de déplacement Ex dérivé de l'enroulement d'armature 30 est transmis par des conducteurs 33 -et 34 à un pont redresseur 35 qui est connecté à des conducteurs 36 et 37 entre les quels est disposé un filtre composé de condensateurs 38 et 39 et d'une inductance 40. Le signal de vitesse EB est transmis par des conducteurs 41 et 42 à un informateur 43 dont l'enroulement secondaire est relié à deux points opposés d'un pont redresseur 35' d'où partent des conducteurs 36' et 37' entre lesquels est disposé un filtre composé de condensateurs 39' et 38' et d'une inductance 40'.
Entre les bornes de sortie du filtre 38 ', 39', 40', est placée une résistance de charge 44. Les deux circuits décrits ci-dessus sont identiques et sont placés en opposition de part et d'autre du relais de blocage 31 de telle façon que ce relais soit excité par la différence des signaux d'entrée E@ -EB . EN décroît lorsque l'outil s'approche de la position de consigne X2-Y2 (fig. 4).
Au moment où EN n'est plus supérieur à EB, le relais 31 est désexcité et tombe, ce qui bloque le servomoteur 29.
Un redresseur de blocage 45 évite que le relais 31 soit réexcité lorsque EB est plus grand que EN, et une paire de redresseurs de blocage 46 disposée en parallèle avec le relais 31 forme un circuit de by-pass protégeant le relais 31 en limitant son excitation. En parallèle avec les redresseurs 46 est encore disposé un condensateur d'égalisation 47.
Lorsque le relais 31 tombe, il ouvre un contact 32 qui désexcite un relais 48. Ce dernier ouvre alors un contact 49 placé .dans un circuit allant de l'enrou lement d'armature 25 au servomoteur 29 par le con ducteur 26. En même temps, le relais 48 met le mo teur 29 à la terre par le conducteur 26' et le contact 52, ce qui bloque le moteur 29 dans sa position de correction. Comme cette opération ne se produit que lorsque l'outil approche de sa position de consigne, le servomoteur est alors orienté sur la position de consigne, ce qui est correct.
A ce stade, l'absence de signal d'erreurs dans l'enroulement 25 provoque éga lement la désexcitation d'un relais 50, c'est-à-dire l'ouverture d'un contact 51 placé dans le circuit d'ex citation du relais 48.
D'autre part, la désexcitation @du relais 48 pro voque la fermeture du contact 52, c'est-à-dire l'exci tation d'un relais 53 qui ouvre un contact 54 de façon à désexciter les groupes de relais 3 et 4. Cette opéra tion efface toutes les informations contenues dans ces groupes de relais. En même temps, les relais 55 et 56 sont désexcités. Ce dernier relais ouvre un contact 57 qui désexcite le relais 53.
Le contact 54 se ferme de façon à réexciter le relais 55. Un signal passe dans le conducteur 58 et met -en action le lecteur 1. Une nouvelle information est alors emmagasinée dans les groupes de relais 3 et 4. Au moment où il ne reste plus que deux signaux à lire, -un signal est trans mis par un conducteur 59 de façon à exciter un relais 60. Le contact 61 qui se ferme, provoque l'excitation du relais 48 par un contact 61 et par le contact 32 ou le contact 51. Le relais 48 ferme un contact 72, ce qui excite les circuits de maintien.
Normalement, le relais de blocage 31 est excité de façon à fermer le contact 32 et à mettre sous tension le circuit d'excitation du relais 48. Cependant, si la nouvelle position de con signe est à angle droit par rapport à l'outil, aucun signal ne passerait dans l'enroulement d'armature 30 et le relais 31 ne serait pas désexcité. Dans ce cas, l'outil continuerait à être entraîné dans la direction déterminée par le moteur 29 bloqué.
Pour éviter cette situation spéciale, on a prévu le relais 50. Ce relais est excité par le signal qui traverse l'enroulement 25 et lorsque l'angle du champ de l'ap pareil de résolution Rl est droit par rapport à l'en roulement 25, et coïncide par conséquent avec l'en roulement 30, il induit un signal d'erreur maximum dans l'enroulement 25 et dans le relais 50. Le contact 51 se ferme, ce qui assure l'excitation du circuit du relais 43.
Le moteur 29 est également excité et en traîne l'enroulement 25 en côincidence avec l'angle du champ de l'appareil de résolution. Au moment où ceci se produit, l'enroulement 30 et par conséquent l'enroulement 31 sont excités, puis désexcités, en fonc tion des mouvements de l'outil comme décrit ci-dessus.
Un relais 63 est excité par un signal provenant du lecteur 1 par un conducteur 64 au moment où la dernière information est lue. Il ferme le contact 65. Ceci excite le relais 56 et fait démarrer un nouveau cycle. Le relais 56 ferme un contact 66 qui met sous tension les circuits de maintien.
Ainsi, les organes d'entraînement de l'outil sont bloqués durant une courte période avant que l'outil arrive à sa position de consigne. Il continue donc à se déplacer d'une façon contrôlée pendant la période d'établissement des valeurs de consigne analogiques, période pendant laquelle les ordres provenant du dis positif analogique sont bloqués. Cette période de blo cage dépend de la vitesse et elle doit être choisie de façon que la définition analogique de la prochaine position de consigne soit complètement rétablie au moment où l'outil atteint la position de consigne pré cédente.
Cette période doit donc varier avec la vitesse, ce que l'on obtient en ajustant le potentiomètre 19.
Dans certains cas, on désire suivre un chemin qui est décalé par rapport à celui défini par les informa tions digitales du ruban 2. Ce cas se présente, par exemple, dans le cas d'usinage d'un filet ou d'une gorge. Le dispositif décrit peut être utilisé pour pro duire un décalage dont l'amplitude et la direction peu vent être choisis arbitrairement.
Pour décrire cette partie du dispositif, on se réfé rera à la fig. 3. Supposons, par :exemple, qu'on désire suivre le chemin Xl', Yi', X2', Y2', X3', Y3', qui est décalé d'une quantité constante d'un côté du chemin Xl, Yl, X2, Y2, X3, Y3, enregistré sur le ruban 2, le décalage ayant une valeur fixe AX',
AY'. Ce décalage est produit par une excitation sélective des enroule ments 67 et 68 placés en quadrature, d'un troisième appareil de résolution R3, ont les enroulements sont en série avec les .enroulements 13" et 15 de l'appareil RI. Un enroulement d'armature 69 est excité par un conducteur 70, par un potentiomètre 71, étalonné en mesures d'écart. En ajustant le potentiomètre 71 sur l'écart désiré, on produit un cinquième signal appelé signal d'écart dont l'amplitude correspond à la gran deur de l'écart, et la polarité à la direction de l'écart.
Ce signal d'écart produit dans l'enroulement 69 est subdivisé dans les enroulements 67 et 68 en ses com posantes dans l'axe des X et l'axe des Y, et ces com posantes sont additionnées ou soustraites des signaux AX et AY qui passent dans les enroulements statori- ques 13" et 15.
L'enroulement d'armature 69 est relié mécanique ment à l'enroulement d'armature 25 de l'appareil de résolution RI -de sorte qu'il présente la même orienta tion et que le décalage de l'outil se fait correctement. L'enroulement 69 étant ainsi relié au moteur 29, l'ou til est continuellement corrigé et suit un chemin déter miné par les indications inscrites sur le ruban, mais décalé par rapport à ces informations.
Les enroulements 67 et 68 jouent donc le rôle d'enroulements de décalage de l'appareil de résolu tion RI. L'ajustage du potentiomètre 71 permet de réaliser le décalage voulu sans qu'il soit nécessaire de modifier le ruban 2 ou le lecteur 1. Il suffit de renver ser la polarité du signal de décalage dans l'enroule ment 69 pour créer un décalage dans la direction opposée, par rapport au chemin défini par l'informa- tion enregistrée.
Bien que le dispositif décrit ci-dessus ne permette des déplacements de l'organe mobile que selon deux axes, on pourrait aussi dans une variante prévoir des déplacements de l'organe mobile selon trois axes.