Brevet FR2010129A1 — publié le 19700213

Il est connu, pour une commande numérique de machines, d'enregistrer le programme de commande sur un support d'information, une bande perforée par exemple. Cette bande perforée de commande contient, sous forme codée, les valeurs d'appui d'un profil à réaliser au moyen de la commande numéri-5 que, la vitesse désirée au cours des diverses phases d'usinage et certaines instructions de commutation de la machine. Les commandes numériques de contournage notamment comportent en outre un interpolateur interne numérique, dans lequel sont introduites les valeurs d'appui du profil usiné, fixées par programme. L'interpola-10 teur détermine une suite de points d'interpolation entre deux valeurs d'appui du contour usiné, fixées par programme. Pour ce faire, la distance d'interpolation entre deux valeurs d'appui, décomposées en coordonnées (x, y, z), est divisée par un nombre n constant qui doit être choisi suffisamment grand pour garantir la précision d'usinage de la"machine 15 (10/um par exemple) même dans le cas de la distance d'interpolation maximale. La suite calculée de points d'interpolation est délivrée en aval à des boucles de régulation de position, prévues pour chaque coordonnée, en fonction de la vitesse de déplacement fixée par programme et sous forme d'une suite de points de consigne pour les diverses coordonnées, avec une 20 fréquence d'horloge donnée. La vitesse de déplacement v suivant les diverses coordonnées (x, y, z) est par suite le produit de la fréquence d'horloge f par le pas & s de la suite de points de consigne délivrée. La figure 1 illustre le principe d'une commande numérique connue. La bande perforée 1 porte sous forme codée le programme d'usi-25 nage qu'une unité de commande de lecture non représentée introduit pas à pas dans un interpolateur interne numérique 2. L'interpolateur 2 délivre la suite de points calculée séparément pour les diverses coordonnées (x, y, z). Par raison de simplicité, la commande des moteurs n'est représentée à la figure 1 que pour deux coordonnées (x, y). 30 La suite de points codée numériquement suivant les directions x et y, délivrée par 1'interpolateur 2, constitue la consigne de position SWx, SWy de chacune des boucles de régulation de position en aval. La consigne de position SWx, SW^ est appliquée avec la mésure de position IWx, IWy à un calculateur numérique 3, 3' qui forme l'écart de réglage de posi-35 tion Awx, AWy par différenciation.. La mesure de position peut être déterminée par un capteur 9, 9^ un codeur angulaire par exemple, accouplé rigidement à l'arbre du servomoteur 7, 7'. L'écart de réglage de position numérique Awx, AWy est ensuite transformé par un convertisseur numérique-analo 69 18384 2 2010129 gique 4, 4' en tensions u^Wx> corresPon(*antes> alimentent les servomoteurs 7, 7' par des amplificateurs de réglage 6, 6'. Une boucle de régulation de vitesse est toutefois généralement asservie à la boucle de régulation de position. L'écart de réglage de 5 position analogique constitue la consigne de-vitesse n^ c(ms> n de cette boucle de régulation de vitesse. La mesure de vitesse y j. cons 6 n ; n peut être délivrée par des génératrices tachymétriques x y me s y j me s 8, 8' accouplées rigidement à l'arbre du servomoteur 7, 7'. Un circuit comparateur, en amont de l'amplificateur de réglage 6, 6', détermine un 10 écart de réglage de vitesse qui attaque l'amplificateur de réglage. On sait que les valeurs d'appui du profil usiné, fixées par programme, doivent être extrêmement rapprochées dans les domaines où le profil présente de grandes courbures et peuvent être extrêmement éloignées dans les domaines où le profil est linéaire. En cas de division des pas 15 d'interpolation par une grandeur constante, il en résulte des incréments de distance extrêmement variables pour l'a suite de points d'interpolation. Une vitesse d'usinage constante est par ailleurs souvent programmée, par exemple dans les commandes de machines-outils dont l'outil (fraise, outil de tour) travaille pendant l'avance. Il en résulte que la fréquence d'hor-20 loge del'interpolateur doit être variable sur une plage déterminée, que ce dernier doit toujours déterminer compte tenu de la suite de points d'interpolation à délivrer, afin de garantir une vitesse d'usinage constante. La constitution d'un interpolateur satisfaisant à ces conditions est très coûteuse. 25 Un autre inconvénient du montage de commande,connu réside dans le fait que 1'interpolateur délivre toujours la suite de points avec une fréquence d'horloge■déterminée, que la boucle de régulation de position suive ou non.Une situation dangereuse risque par exemple de se produire quand l'outil se bloque. L'écart de réglage de position deviendrait alors très 30 élevé et les convertisseurs, amplificateurs de réglage et servomoteurs seraient chargés au-delà de la limite admissible. Il est toutefois possible de prévoir dans ce cas des dispositifs de protection. - L'invention concerne un procédé d'affichage de la vitesse pour les moteurs de machines à commande numérique, dans lequel- un interpolateur in-35 terne numérique calcule une suite de points entre deux valeurs d'appui, fixées par programme, du contour à usiner et la délivre à une fréquence d'horloge affichable à des boucles de régulation des -moteurs, montées en amont de ces dèrniers pour chaque coordonnée et constituées chacune par 69 18384 3 2010129 une boucle de régulation de position et une boucle de régulation de vitesse asservie. Selon une particularité essentielle de 11 invention, l'in-terpolateur fonctionne avec un générateur d'horloge à fréquence constante, ce générateur, étant toutefois libéré uniquement quand la mesure de vitesse 5 d'usinage v est inférieure à la consigne de vitesse d'usinage v , ° mes cons fixée par programme de façon connue. La différence éssentielle du procédé selon l'invention par rapport à la commande numérique connue et interpolateur interne numérique, dans laquelle l'affichage de consigne des boucles de régulation de posi-10 tion s'effectue au synchronisme avec une fréquence d'horloge variable, réside dans l'affichage de consigne asynchrone, c'est-à-dire que des consignes interpolées sont délivrées aux boucles de régulation de position uniquement quand la mesure de vitesse d'usinage est inférieure à la consigne de vitesse d'usinagefcixée par programme. - _ . 15 La mise en oeuvre du procédé selon l'invention s'effectue avantageusement au moyen d'un montage dans lequel des boucles de régulation de moteur, constituées chacune par une boucle de régulation de position et une boucle de régulation de vitesse asservie, sont montées en aval d'un interpolateur interne dont une entrée de commande est reliée à une-sortie 20 d'un générateur d'horloge. Selon une autre particularité de l'invention, la consigne de vitesse d'usinage, fixée par programme, est appliquée par une mémoire numérique et un convertisseur numérique-analogique à un comparateur dont l'autre grandeur d'entrée est la mesure de vitesse d'usinage, dérivée des boucles de régulation de moteur, et la sortie du comparateur 25 est reliée à la première entrée d'un étage ET, monté en amont de l'entrée de commande de 1'interpolateur et dont la seconde entrée est reliée à la sortie d'un générateur délivrant une fréquence d'horloge constante. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et des dessins sur lesquels : 30 - la figure 1 est le schéma, d'une commande numérique connue, précé demment décrite, et - la figure 2 est le schéma du montage selon l'invention. Par raison de simplicité, les boucles de régulation de position des moteurs ne sont représentées que pour les coordonnées x et y. Le prin-35 cipe du montage permet de l'étendre aux. trois coordonnées. Une bande perforée 1 contient sous forme codée les valeurs d'appui du profil à usiner et la vitesse programmée de déplacement de l'outil. Les valeurs d'appui programmées sont introduites dans un interpolateur in 69 18384 4 2010129 terne numérique 2 et la vitesse de déplacement programmée dans une mémoire numérique 13. L1interpolateur 2 calcule de façon connue un certain nombre de valeurs intermédiaires entre les valeurs d'appui prises deux à deux. Ces valeurs intermédiaires (suite de points d'interpolation) sont dispo-5 nibles sur la sortie de 1'interpolateur et peuvent'être appelées par l'intermédiaire d'un générateur d'horloge 16. Elles forment alors comme précédemment décrit pour le montage connu de la figure 1, les consignes de position pour les boucles de régulation de position, à chacune desquelles est asservi une boucle de régulation de vitesse, de façon également connue. 10 Les composants 3 à 9 et 3' à 9' des boucles de régulation x et y correspondent à ceux portant le même repère sur la figure 1 et ne seront pas décrits de nouveau. Selon une autre particularité de l'invention, on admet que dans le cas d'une régulation de vitesse analogique et d'amplificateurs de ré- 15 glçge, 6, 6', à action purement proportionnelle, l'écart de réglage analogique ^/\Wv aPPara^ssant sîir •'-es sorties des convertisseurs numérique-analogique 4, 4' est proportionnel non seulement à la consigne de vitesse n - ou n , mais aussi à la mesure de la vitesse de dépla- x;cons y,cons r cernent v ou v . Cette hypothèse est justifiée dans les conditions x,mes y,mes Jr J 20 supposées, qui sont généralement satisfaites. En élevant au carré, additionnant et extrayant la racine carrée, on obtient la mesure résultante de la vitesse de déplacement, selon la relation mathématique suivante : v 25 v = V v" + v^ mes * x,mes y,mes v-ir Tnoc ou v,r êtant fournis par l'écart de réglage de position analogi-x y nie s v y nie s que correspondant. Un circuit calculateur 10 permet de vérifier la rela-30 tion mathématique ci-dessus. La mesure de la vitesse de déplacement v ainsi obtenue est ap- r mes r pliquée à un comparateur 11. Simultanément, la consigne programmée de la vitesse de déplacement veons> apparaissant sous forme numérique à la sortie de la mémoire 13, est transformée par un convertisseur numérique-analogique 35 12 en une tension correspondante et appliquée aussi au comparateur 11. L'écart de réglage de la vitesse de déplacement Av = v - v » déterminé cons mes par le comparateur 11, est appliqué à un circuit à seuil 14 qui délivre un signal L de sortie quand Av dépasse une valeur déterminée. Le signal de 69 18384 5 2010129 sortie du circuit à seuil 14 est appliqué à une entrée d'un circuit ET 16, dont l'autre entrée est reliée à la sortie d'un générateur d'horloge 15. La sortie du circuit ET 16 est reliée à une entrée de commande de 1'interpolateur 2. Ce dernier est ainsi libéré pour la sortie de valeurs 5 intermédiaires interpolées uniquement quand la mesure de vitesse de déplacement vmeg est inférieure d'une valeur déterminée à la consigne programmée de vitesse de déplacement vcons• L'interpolateur peut par suite fonctionner avantageusement avec une seule fréquence d'horloge fixe, indépendamment de l'intervalle entre les valeurs intermédiaires interpolées 69 18384 6 2010129 REVENDICATIONS 1 - Procédé d'affichage de la vitesse pour les moteurs de machines â commande numérique, dans lequel un interpolateur interne numérique calcule une suite de points d'interpolation entre deux valeurs d'appui,fixées par programme, du contour à usiner et la délivre avec une fréquence d'hor-loge affichable à des bouclés de régulation de moteur, montées en amont des moteurs, prévues pour chaque coordonnée et constituées chacune par une boucle de régulation de position et une boucle de régulation de vitesse asservie, ledit procédé étant caractérisé en ce que 1'interpolateur fonctionne avec un> générateur d'horloge à fréquence constante, qui est toute- \_C fois libéré uniquement quand la mesure de vitesse d'usinage vmeg est inférieure à la consigne de vitesse d'usinage vcons> fixée par programme de façon connue. 2 - Montage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, dans lequel des boucles de régulation de moteur, constituées char .\If cune par une boucle de régulation de position et une boucle de régulation de vitesse asservie, sont montées en amont d'un interpolateur interne, dont une entrée de commande est reliée à une sortie d'un générateur d'horloge, ledit montage étant caractérisé en ce que la consigne de vitesse d'usinage ¥cons' Par programme, est appliquée par une.mémoire numérique et un JLo convertisseur numérique-analogique à un comparateur dont l'autre grandeur d'entrée est la mesure de vitesse d'usinage v dérivée des boucles de ° mes régulation de moteur, la sortie du comparateur étant reliée à la première entrée d'un circuit ET, monté en amont de 1'interpolateur et dont la seconde entrée est. reliée à la sortie d'un générateur de fréquence d'horloge -kS constante. 3 - Montage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la sortie du comparateur est reliée par un circuit à seuil à une entrée du circuit ET, ledit circuit à seuil étant réalisé de façon à délivrer un signal L uniquement quand la différence v - v dépasse une valeur ^ cons mes déterminée. 4 - Montage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la mesure de la vitesse d'usinage v est fournie par un module calcula- ° mes teur, selon la relation mathématique 69 18384 7 2010129 fl v = V V mes * + v2 mes * x mes y mes 5 - Montage selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la mesure de vitesse d'usinage suivant les diverses coordonnées 5 (v j v , ...) est obtenue à partir de l'écart de réglage de posi- X)IS6S y jID6S tion analogique correspondant ^Auy' •••)•