Brevet FR2001182A1 — publié le 19690926

2oUs 182 La présente invention concerne un dispositif de commande numérique de trajectoires pour au moins deux unités mobiles d'une ma-chine-outil servant à la commande du mouvement d'un ou de plusieurs outils suivant un programme enregistré sous forme digitale sur un 5 support de données» La position et la vitesse d'avancement de deux unités mobiles pouvant être déplacées perpendiculairement l'une par rapport à l'autre et commandées dans les dispositifs de commande numérique connus pour la production de mouvements plans d'outils ou de pièces 10 sont commandées par un appareil de commande au moyen de deux organes de réglage. Lorsque la direction de mouvement désirée ne coïncide pas avec la direction de déplacement de l'une des deux unités mobiles (commande de trajectoire), l'appareil de commande doit accorder les signaux de réglage pour les organes de réglage dans le 15 temps. Un tel dispositif de commande est très coûteux. On connaît, en outre, des commandes numériques dans lesquelles l'une des deux unités mobiles est déplacée à une vitesse d'avancement approximativement constante pendant le déroulement du programme et dans lesquelles le mouvement de la deuxiène unité mobile est 20 commandé par l'intermédiaire d'un organe de réglage par le dispositif de commande, à l'aide d'un support de données, d'après la position de la première unité mobile. Bien que ces dispositifs de commande soient moins coûteux, lorsqu'il s'agit de produire un mouvement dans une direction qui ne coïncide pas avec les deux direc-25 tions préférentielles déterminées par le dispositif de commande (la direction parallèle à l'axe de rotation et la direction perpendiculaire à l'axe- de rotation de tours), la dépense nécessaire pour la programmation augmente dans une telle mesure qu'il est nécessaire d'utiliser une bande magnétique à la place d'une fcande 30 perforée comme support de données. Le but de l'invention est de créer une commande de trajectoire numérique qui ne présente pas ces inconvénients, qui est relativement simple dans sa constitution et dont les supports de programme peuvent être programmés d'une façon analogue à celle utilisée 35 pour les commandes de trajectoires connues présentant un interpola-teur linéaire et deux Grganes de réglage. Le dispositif de ccnimande de trajectoires numérique conforme 69 01701 2 2001182 à l'invention est caractérisé par le fait qué l'une des unités mobiles est commandée suivant'un programme enregistré sur un support de données, conformément au mouvement de la seconde imité mobile. Une forme de réalisation d'une commande numérique, conforme à 5 l'invention, pour un tour présentant deux unités mobiles est représentée, à titre d'exemple non limitatif, aux dessins annexés. la fig. 1 est une représentation schématique des deux unités mobiles d'un tour ainsi que de son dispositif de commande. la fig. 2 montre un premier exemple de mouvement de l'outil 10 de tour commandé de façon numérique. La fig. 3 représente une partie d'une seconde courbe représentant la trajectoire de l'outil de tour illustré à la fig. 1. La fig. 4 représente l'allure de l'outil de A à B dans la disposition représentée à la fig. 1, x étant égal à 0. 15 La fig. 5 représente l'allure de l'outil de A à B dans la disposition illustrée à la fig. 1, lorsque x > 0. La fig. 6 représente l'allure de l'outil de A à B dans la disposition illustrée à la fig. 1, lorsque x La fig. 7 représente l'allure de l'outil de A à B dans la 20 disposition illustrée à la fig. 1, lorsque x est égal à 0. La fig. 8 représente l'allure de l'outil dans la disposition illustrée à la fig. 1, lorsque l'information concernant la trajectoire est x=+3, z=+13, f=0,231. La fig. 9 représente l'allure de l'outil dans la disposi-25 tion illustrée à la fig. 1, lorsque l'information concernant la trajectoire est x=-2, z=+5, f=0,4. La fig. 10 représente l'allure de l'outil dans la disposition illustrée à la fig. 1, lorsque l'information concernant la trajectoire est x=+6, z=G, f=+6. 30 La fig. 1 représente schématiquement les éléments de la com mande nécessaires pour la description du fonctionnement ainsi que quelques parties du tour commandé. Le support de données 1, par exemple une bande perforée, porte, en plus des informations de couplage dont la voie de traitement n'est pas représentée pour des 35 raisons de clarté, les informations concernant la trajectoire désirée. Les informations concernant la trajectoire qui sont lues par le dispositif de lecture 2 sont enregistrées dans la mémoire in- r^.D ORIGINAL 69 01701 3 2001182 termédiaire 3 et retransmises aux compteurs 4 et 5 et à la mémoire de nombres 6, suivant les interrogations, le nombre contenu dans la mémoire 6 est ajouté à la position du compteur 7 par une commande appropriée, le compteur 7 étant relié avec la par-5 tie logique 8 du dispositif de commande, comme les compteurs 4 et 5. Parmi les parties de la machine, on a représenté le bâti 9 présentant les guides 10 et 11, le chariot de base 12 coulissant sur ces derniers, les voies de guidages 13 et 14 et le cha-10 riot transversal 15 guidé par ces derniers et portant l'outil de tour 16. L'angle entre les directions de coulissement du chariot de base 12 et le chariot transversal 15 est de 59,05-, de sorte que sa tangente forme le rapport de deux nombres entiers (5/3). Le chariot de base 12 est entraîné pendant le déroulement du 15 programme au moyen d'une commande d'avancement classique, par l'intermédiaire de la broche filetée 25, à une vitesse restant approximativement constante. l'organe de réglage du chariot transversal 15 est constitué par un moteur pas à pas 17 présentant une broche filetée 18' 20 agissant soit directement, soit par l'intermédiaire d'un système d'asservissement, non représenté, sur le chariot transversal. Il est également possible d'utiliser des dispositifs d'asservissement utilisés de façon classique comme organe de réglage de machines-outils présentant un dispositif de commande numérique. 25 Un transmetteur d'impulsions 18 se trouvant sur le chariot de base 12, dont le pignon d'entraînement 19 est en prise avec une crémaillère 20 sur le bâti 9 de la machine, mesure le déplacement du chariot de base 12 par rapport au bâti 9. Les impulsions fournies par le transmetteur d'impulsions 18 sont ame-30 nées par l'intermédiaire du commutateur 21 à l'aide de trois diviseurs de fréquence 22, 23 et 24 dont les impulsions de sortie sont amenées à la partie logique 8. La fig. 3 représente une partie d'une trajectoire de l'outil 16. La trajectoire est programmée en tronçons individuels, chaque 35 tronçon portant sur une partie rectiligne de la trajectoire. L'information concernant la trajectoir- p-ur chaque tronçon rectiligne comporte une valeur orés-antar"> li- il :-;t::ae3 entre le début et OBIGil 69 01701 4 2001182 la fin du tronçon rectiligne dans la direction z, une valeur x représentant la distance entre le début et la fin dans la direc-tion x ainsi que le taux de l'accroissement f = — . lorsque ce quotient est supérieur à x, on doit programmer f = x. x et z 5 sont, de préférence programmés avec des unités égales à 0,01 mm. le nombre z est transmis depuis la mémoire intermédiaire 3 au compteur 4, le nombre x au compteur 5 ainsi que le nombre f à la mémoire 6 ainsi qu'au compteur 7 du tronçon de parcours devant être couvert lorsque la fin du tronçon précédent est attein-10 te. Etant donné que le chariot de base 12 est avancé continuellement dans la direction z pendant le déroulement du programme, le transmetteur d'impulsions fournit continuellement des impulaions au commutateur 21, impulsions qui sont amenées, par l'intermédiai-15 re du diviseur de fréquence 23 présentant un rapport de division de 1:5, à la partie logique 8. Lorsque le nombre d'impulsions du transmetteur d'impulsions 18 est, par exemple, de 500 impulsions par mm, le diviseur de la fréquence transmet par impulsion et pa-r incrément de la trajectoire de valeur de Az=0,01 mm. 20 la position du compteur 4 est diminuée du nombre 1 par chaque impulsion Az et provoque, par l'intermédiaire de la partie logique 8, l'addition du nombre f enregistré dans la mémoire 6 à la position du compteur 7. Lorsque la position du compteur 7 atteint un nombre qui est 25 égal ou supérieur à 1, le dispositif de réglage 17 reçoit une impulsion qui provoque un déplacement du chariot transversal 15 dans sa sirection de déplacement x' d'une valeur /-m- ou — sxn 59,05 dans la direction x d'une valeur de x=0,01 mm. la position du compteur 5 et du compteur 7 est en même temps diminuée d'une 30 unité.' Afin de compenser le déplacement de 0,06 mm de l'outil de tour 16 dans la direction z se produisant en raison de la position oblique du chariot transverzal 15 lors de chaque coupe Ai de 0,01 mm, le commutateur 21 est commuté sur le diviseur de fréquence 22 présentant le rapport de division 1:3 par chaque coupe 35 Ax dans la position positive. L'impulsion de sortie de ce diviseur de fréquence 22 commute de nouveau le commutateur 21 sur le diviseur de fréquence 23 ou déclenche une autre coupe Az 69 01701 5 2001182 pour le cas où la position du compteur 7 est encore supérieure ou égale à 1,000. Le commutateur 21 est commuté sur le diviseur de fréquence 24 présentant un rapport de division de 1:2 par une deuxième cou-5 pe A x dans la direction de déplacement négative (-x) du chariot transversal pour la compensation du déplacement simultané de l'outil de tour dans la direction positive z provoqué par la position oblique. L'impulsion de sortie de ce diviseur de fréquence 24 commute le commutateur 21 de nouveau sur le diviseur de fré-10 quence 23 et a, par ailleurs, la même fonction qu'une impulsion de sortie du diviseur de fréquence 23. La fin du tronçon est atteinte lorsque les compteurs 4 et 5 sont revenus à zéro et que le commutateur 21 est commuté sur le diviseur de fréquence 23. Une coupe A x est également déclenchée 15 lorsque le compteur 4 est à zéro, tandis que le compteur 5 indique un nombre qui n'est pas égal à zéro même lorsque la position du compteur 7 est inférieure à 1,000. La fig. 3 représente, de façon théorique, le déroulement du mouvement de l'outil de tour 16 pour trois directions de mouve-20 ment différentes. La cote de base de la grille correspond à une valeur de déplacement de 0,002 mm. La vitesse de l'outil de tour sur sa trajectoire est déterminée par la vitesse d'avancement du chariot de base 12 dans la direction z et par l'angle d'inclinaison des côtés de la trajectoi-25 re. Cette vitesse peut être maintenue approximativement constante par une sélection préalable de l'avance par tronçon, par l'intermédiaire des fonctions auxiliaires du dispositif de commande. Par l'utilisation d'un dispositif de lecture 2 présentant une vitesse de lecture élevée, il devient possible d'usiner égale-30 ment des contours courbes en réalisant une subdivision correspondante en des tronçons rectilignes suffisamment petits. Par des moyens permettant le changement de l'angle entre la direction d'avance du chariot de base 9 et du chariot transversal 15, par exemple par le pivotement programmé des voies de guidage 35 13 et 14, il devient possible de déplacer l'outil de tour 16 dans toute direction désirée lors de l'usinage de la pièce 26. Pour la disposition représentée à la fig. 1, on a par exem- 60 01701 6 2001182 pie les valeurs suivantes x=0 (fig. 4) 5 x>0 (fig. 5) 10 x 15 As=Az Az=0,01 mm dz=0,002 mm Az=5dz Az'=5dz=0,01 mm A x=0,01 mm A z=0 f 01 mm A z=5dz dz=0,002 mm Az'=8dz=0,016 mm Ax' = A.x Q = 0,01167 mm sm p ' A x=0,01 mm A z=0,01 mm A z=5dz dz=0,002 mm A z' =2dz=0,004 mm Ax' = = 0,01167 mm z=0 (fig.* 7) 20 As= Ax Ax=0,01 mm Az'=3dz=0,006 mm Ax ' Ax sin f3 = 0,01167 mm Explication des signes : > mouvement sur la trajectoire dans un systè 25 me cartésien à deux axes. > mouvement sur la trajectoire dans un systè me de commande à un axe, sous un angle de 59,05e. > mouvement suivant la trajectoire désirée. 6° 0*7ni 7 2001182 Exemple de réalisation : 1 - dormees : n, x, z, f=r- , fonctions auxiliaires par tronçon pour x il y a lieu de programmer également le signe. 5 999,99 As=0,0t 999,99 Az=0,01 f est programmé = x, lorsque x/z^x 2 - compteur 4 : (DC z) compteur à rebours avec impulsion de remise à zéro. 10 compteur 5 : (DC x) compteur à rebours avec impulsion de remise à zéro. la mémoire f 6 et le compteur f 7 doivent répondre aux conditions suivantes : Chaque fois 1 f est ajouté dans le compteur 7 à la réception d'une impulsion, le 15 compteur 7 laisse passer une autre impul sion tant qu'il y a, avant la virgule, des nombres qui ne sont pas égaux à zéro. Chaque impulsion passée réduit la position du compteur de 1,000. 20 3 - transmetteur d1impulsions 18 : le transmetteur d'impulsions est entraîné par un pignon et une crémaillère. 1 impulsion/2 p. . 4 - commutateur (V) 21 : • diviseurs de fréquence (Eï) 22, 23, 24. 25 le commutateur dirige les impulsions aux diviseurs de fréquence ET 1/5, ET 1/3 ou M 1/2 à ET 1/5 : 1 impulsion de sortie/5 impulsions d'entrée 30 Pï 1/3 ! 1 impulsion de sortie/3 impulsions d1 entrée ET 1/2 ; 1 impulsion de sortie/2 impulsions d'entrée 5 - moteur pas à pas 17 « le b-. : s,'.r à pas provoque un déplace- bad original' 69 01701 8 2001182 Déroulement du fonctionnement Premier cas : x est positif 0£ dis 902 Signal Ponction 5 DCZ = 0/DCZ =0 1) enregistrement de x, z, f depuis la mémoire (fin du tronçon/ 2) déclenchement deAx (seulement possible début du tronçon lorsque f > 1,0) DCZ = 0, DCX = 0 déclenchement de A x, même lorsque f A x (1 pas ) 1) commutateur (V) effectue la commutation de 10 puis le diviseur de fréquence 1/5 (FT 1/5) sur FT 1/3 2) soustraction DC X 3) soustraction du compteur f î 1,000 impulsion de a) lorsque £f-n*A x 15 sortie de FT 1/3 b) lorsque g f-£*A x ^ 1,0 : déclencher Ax AZ 1) enregistrement d'un f (addition) 2) déclenchement de Ax (seulement possible lorsque f-£*A x ^ 1,0) n = la somme des A x déjà effectués dans le 20 tronçon 3) soustraction DC Z Deuxième cas : x est négatif 0£d> -459 Signal Fonction 25 DCx=0,. DCz=0 comme pour le premier cas, Ax avec signe négatif (fin de tronçon= début de tronçon) A x (1 pas) 1) diviseur (Y) effectue: la commutation de 30 FT 1/5 sur FT 1/2 2) soustraction DOx impulsion de 1) déclenchement de Az sortie de FT 1/2 2) diviseur (Y) effectue la commutation de 35 FT 1/2 sur FT 1/5 69 01701 9 2001182 signe moins —> inversion du sens de rotation du mo teur pas à pas Condition de fin de tronçon : DCx=0 DCz=0 5 V sur FT 1/5 Exemple I (fig. 8) information de trajectoire : x = +3 z = +13 f = 0,231 10 début du tronçon : enregistrement de x,z,f, etc. n = 0 : Ax : non, étant donné que f As : non, étant donné que f 4 1,0 DCz î 13-1=12 DCx=3 15 n = 2 : comptage de f : £.f=0,693 As : non, f A S : non 20 DCz=10 ; DCx=3 n = 4 : comptage de f : £f = 1,155 AS : Y -> FT 1/3 £f=0,155 DCz=9 ; DCx=3-1=2 25 n = 5 : compteur-f : 0,386 As : non DCz = 8 DCx = 2 n = 6 î compteur-f : 0,617 A S : non 30 DCz = 7 ; DCx = 2 n = 7 : compteur-f : 0,848 A S : non DCz = 6 ; DCs = 2 n = 8 : compteur-f : 1,079 35 AS : V FT 1/3 £ f -» 0,079 69 01701 10 2001182 DCz = 5; DCx =1 n = 9 : compteur-f : 0,310 Ax ! non DCz=4 ; DCx=1 5 n = 10 : compteur-f : 0,541 A x : non DCz = 3 ; DCx = 1 n = 11 : compteur-f s 0,772 A x : non 10 DCz = 2 ; DCx = 1 n = 12 : compteur-f : 1,003 Ax i PT 1/3 = 0,003 DCz = 1 ; DCx = 1 15 n = 13 : DCz = 0 ; DCx = 0 fin du tronçon. lorsque n = 4, la trajectoire z est compensée par suite du Ax de 0,006 mm par la commutation des trois impulsions suivantes sur ET 1/3. 20 Exemple II (fig. 9) information de trajectoire : x = -2 z = +5 f = 0,4 début du tronçon : enregistrement de x, z, f, etc. 25 n = 0 : compteur-f : 0,400 Aï : non, étant donné que f A x : non 30 DCz = 4 ; DCx = 2 n = 2 : compteur-f : 1,200 Ax : V ->■ ET 1/2 £ f = 0,200 DCz = 3 ; DCx = 1 35 le déplacement de 0,006 mm dans la direction z produite par la coupe x est compensé par le fait que le Az suivant est déjà 69 01701 ti 2001182 déclenché après deux; autres, impulsions z (0,004 mm) par la commutation sur FT 1/2. Exemple III (fig. 10) information de trajectoire : x = +6 5 z = 0 f = +6 n = 3 : compteur-f : 0,600 A x ! non DCz = 2 ; DCx = 1 10 n = 4 : compteur-f : 1,000 Ax : V -> FT 1/2 Éf : 0,000 DCz = 1 ; DCx = 0 n = 5 : DCz = 0 ; DCx = 0 15 fin du tronçon. 69 01701 12 2001182 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande numérique de trajectoires pour au moins deux unités mobiles d'une machine-outil servant à la commande du mouvement d'un ou de plusieurs outils suivant un programme 5 enregistré sous forme digitale sur un support de données, caractérisé en ce que l'une des unités mobiles 15 est commandée suivant un programme enregistré sur un support de données 1, conformément au mouvement de la seconde unité mobile 12. 2 - Dispositif de commande suivant la revendication 1, carac-10 térisé en ce que le mouvement de la deuxième unité mobile 12 est exploré par l'intermédiaire d'un transmetteur d'impulsions 18 fonctionnant à une cadence de 500 impulsions par mm et que l'on prévoit un angle entre les directions de mouvement rectiligne des deux unités de mouvement 12, 15 dont la tangente est 5/3. 15 3 - Dispositif de commande suivant la revendication 1, carac térisé en ce que l'on prévoit pour la compensation du déplacement de la première unité mobile 15, dans la direction de coulissement z de la seconde unité mobile 12, des diviseurs de fréquence 22, 23, 24 pouvant être reliés individuellement avec un transmetteur 20 d'impulsions 18 explorant le mouvement de la seconde unité mobile 12 dans le cas d'un déplacement de cette dernière. 4 - Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prévoit un compteur 7 pour le déclenchement d'un pas de mouvement de la première unité mobile commandée 15, 25 dans lequel est ajouté le taux d'inclinaison de la trajectoire par incrément de parcours de la deuxième unité mobile 12 et dans lequel le nombre 1 est soustrait par incrément de parcours de la première unité mobile 15.