Brevet FR2011748A1 — publié le 19700306

La présente invention a essentiellement pour objet un gene- rateur d'impulsions destiné à alimenter l'intervalle- érosion pour l'usinage des métaux par étincelage. li'usinage des métaux par électro-érosion a montré dans la pratique que le degré dtusinagse, ltusure relative des électrodes, la qualité des surfaces usinées et la précision de l'image dépendent dans une large mesure de la fréquenee. et de la largeur des impulsions utilisées pour 11 alimentation de l'intervalle d'érosion.On a notamment constaté qutil est avantageux d'utiliser des impulsions rectangulaires et de constituer le générateur d'impulsions de telle manière qu'il soit possible de modifier au choix dans des limites déterminées la fréquence et la largeur des impulsions et ce, en fonet-ion du matériau de la pièce et de l'électrode ainsi que du rendement de l'usinage, de la qualité des surfaces et-de la précision de l'image exigées. Selon un mode de réalisation connu, le générateur d'impulsions comprend des multivibrateurs tant pour la production des impulsions que pour la largeur de modulations. La fréquence et/ou la largeur dlimpulsions peuvent être modifiées par commutation d'éléments quelconques permettant de déterminer la fréquence tels que des condensateurs, des résistances ou des bobines. Pour ce faire, on utilise des commutateurs traversés par des courants électriques avec la fréquence des impulsions. Du fait que la fréquence des impulsions est de l'ordre de 1 kHz à 150 kHz, il s'agit évidemment de courants alternatifs de fréquence relativement élevée dont les cibles disposés entre les commutateurs et les éléments commutés par ces derniers ont une influence non négligeable.Pour réduire cette influence au minimum, il est donc souhaitable de disposer ies commuta-teurs le plus près possible des éléments à commuter, ce qui provoque souvent des difficultésAans la réalisation du générateur d'impulsions. En outre, les multivibrateurs ont l'inconvénient de ne pouvoir fournir que des impulsions de forme rectangulaire approximative , l'accroissement et le décroissement des flancs n'étant pas exactemer vertical . Ceci a nettement une influence défavorable sur la qu lité des surfaces à obtenir lorsque la largeur de l'impulsio. eSt faible. La présente invention a pour but de créer un générateur d'impulsions ne présentant plus les inconvénients précités et comportant selon une manière connue des moyens de commut-ation et une sortie pouvant être branchée sur I'intervalle d'érosion, moyens qui fournissent à la sortie une~succession d'impulsions rectangulaires, dont laRréquence pourra être réglée et la largeur modifiée.L'invention se caractérise notamment en ce qu'elle comprend un oscillateur de fréquence monté en série avec w hangeur de fréquence comprenant plusieurs étages diviseurs de fréquence qui pourront au choix être branchés et débranchés en nombre invariabld, un dispositif digital de comptage étant monté à la suite du diviseur de fréquence, dispositif qui fournit d'une part, selon un nombre d'impulsions d'entrée présélectionnées, une première impulsion dé sortie et selon un nombre fixe plus élevé d'impulsions d'entrée uné deuxième impulsions de sortie, ainsi qu'un dispositif de commutation de puissance bistatIefiui est pile table par les impulsions de sortie précitées du dispositif de comptage et qui connecte pendant I'intOrvalle de temps entre la première et la deuxième impulsions de sortie du dispositif de comptage, une source de tension continue à la sortie du générateur d'impulsions et pendant l'intervalle de temps entre la deuxième et la première impulsions de sortie suivantes dù-dispositif de comptage déconnecte la source de tension continue de la sortie du générateur d'impulsions ou vice versa. Sur un mode de réalisation approprié, l'entrée des étages diviseurs de fréquence et de préférence entrée du changeur de fréquence pourront être reliés à l'entrée du dispositif de comptage par l'intermédiaire d'une porte électronique pouvant être pilotée au choix par l'intermédiaire d'une tension contenue; de même, un commutateur pour le choix de la fréquence des impulsions rectangulaires apparaissant à la sortie du générateur d'impulsions pourra être relié aux portes par l'intermédiaire de câbles de commande à tension continue et d'autre part à une source de tension continue afin de pouvoir ouvrir ou germer au choix les portes lorsqu'on actionne le commutateur. Par ailleurs, le générateur d'impulsions pourra avantageuse- ment être constitué de telle manière que le dispositif digital de comptage comporte au moins deux étages de comptage binaires dont les circuits sont reliés à une entrée de commande du dispositif de commutation de puissance par l'intermédiaire de portes électroniques pilotables au choix au moyen de tension continue et qui fournissent alternativement une première impulsion de sortie du dispositif de comptage, et qu'un commutateur qui sert à déterminer la largeur de l'impulsion rectangulaire apparaissant à la sortie du générateur d'impulsions est relié d'une part aux portes par 11 intermédiaire de câbles de commande à tension continue et d'autre part, à une source de tension continue afin de pouvoir ouvrir et bloquer au choix les portes. Chaque étage diviseur de fréquence et chaque étage de comptage pourront être avantageusement constitués par un flip-flop bistable. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaltront au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant au dessin schématique annexé, donné uniquement à titre d'exemple, illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lequel l'unique figure représente un schéma de montage dtun mode de réalisation préférentiel de l'invention. lie générateur d'impulsion représenté sur la figure comprend un oscillateur de fréquence A en principe constitué par un amplificateur à réaction positive en vue de réaliser une haute excitation. L'organe déterminant de fréquence dans le circuit à réaction positive est constitue par un quartz pilote 100 qui est conçu par exemple pour une fréquence de résonance de 1 MHz. lie quartz pilote 100 est de préférence monté par enfichage et maintenu par des moyens mécaniques, de sorte qu'il pourra être facilement a changé contre un quartz ayant une autre fréquence- de résonance si cela est souhaitable. Un changeur de fréquence 3 , monté à la suite de l'oscilla- teur A , comprend plusieurs étages diviseurs de fréquence 201 à 207. Chaque étage diviseur de fréquence est constitué par un flip-flop bistable avec une entrée et une sortie et ce, de telle sorte que seulement chaque deuxième tension d'impulsion parvenant à l'entrée est transmise à sa sortie. De ce fait, chaque flip-flop 201 à 207 a une division de fréquence dans la proportion de 2 : 1 C'est seulement une demi-onde de l'oscillation fournie par l'oscillateur A qui est efficace à l'entrée du premier flip-flop 201, alors que l'autre demi-onde n'a aucune influence sur le flip-flop.Du fait que les flip-flop 201 à 207 sont montés successivement en channe, leuls sorties fournissent une succession d'impulsions avec des fréquences de 500 Miz, 250 Liez, 125 kHz, 62,5 kHz, 31,25 kHz, 15,625 kHz et 7,813 kHz. L'entrée du changeur de fréquence B , ctest-à-dire l'entrée du premier flip-flop 202, ainsi que les entrées de tous les flip-flop 201 à 207 sont chacune reliées avec une porte ET 208, 209 ... 215 qui pourra être pilotée au choix au moyen d'une tension continue. lies entrées de commande à tension continue des portes 208 à 215 sont branchées à un commutateur multiétagé 217 à commande manuelle par l'intermédiaire de cables à tension continue 216. lie levier218.du commutateur 217 est relié à un pôle d'une source de tension continue 219, dont l'autre pôle est branché à la masse.La source de tension continue 219 pourra être appliquée au choix à entrée de commande d'une des portes 208 à 215 par l'intermédiaire du commutateur 217, ce qui permettra d'ouvrir la porte correspondante,alors toutes les autres portes sont bloquées. Il sera ainsi possible, à l'aide du commutateur 217.de choisir l'une des impulsions de fréquence disponible. Les sorties des portes 2p8 à 215 sont reliées ensemble par l'intermédiaire de moyens de découplage 220 et 221 appropriés et branchés à l'entrée d'un dispositif digital de comptage C . lies moyens de découplage précités sont constitués d'une part par une porte OU 220 et d'autre part, par une soupape électrique 221. lie dispositif digital de comptage C comprend trois étages de comptage binaire 301, 302 et 303 accouplés en chaîne. Chaque étage est constitué par un flip-flop avec une entrée et deux sorties binaires. Ce système de comptage binaire est en mesure de compter et de différencier huit impulsions d'entrée successives, alors que le comptage des impulsions d'entrée suivantes steffectue de nouveau à partir du zéro. En assemblant les sorties des étages de comptage binaires 301 à 303 selon une manière connue appropriée, on pourra constituer huit différentes sorties correspondant aux chiffres 1 à 8 dans le système de comptage décimal. Ceci est réalisé sur le dispositif de comptage C représenté sur la figure à l'aide de portes ET 304 à 31 1, qui sont associées à l'une des huit sorties du système de comptage décimal. Les portes 304 à 310 associées aux chiffres 1 à 7 dans le système de comptage décimal peuvent respectivement être commandées au moyen d'une tension continue. lies entrées de commande à tension continue des portes précitées 304 à 310 sont reliées à un commutateur multiétagé 313 à commande manuelle par l'intermédiaire de câbles de commande à tension continue 312. li,e levier 314 du commutateur 313 est relié au pôle de la source de tension continue 219 précité. La source de tension continue 219 pourra être appliquée sélectivement à l'entrée de commande d'une des portes 304 à 310 par l'intermédiaire du commutateur 313 et engager l'ouverture de la porte correspondante, alors que toutes les autres portes 304 à 310 restent bloquées.On pourra ainsi procéder à une présélection.de l'une quelconque des sorties correspondant aux chiffres 1 à 7 du système de comptage décimal au moyen du commutateur 313 de sorte que ctest seulement une des portes 304 à 310 associées qui pourra être ouverte. lies sorties des portes 304 à, 310 pilotables par le commutateur 313 sont assemblées par l'intermédiaire de moyens de découplage appropriés 315 et 316 et reliés à la sortie d'un amplificateur d'impulsions 317. lies moyens de découplage précités sont constitués en partie par de$ soupapes 315'et d'autre part par une porte 316. L'amplificateur d'impulsions 317 est relié à une première sortie 318 du dispositif digital de comptage C . lie dispositif de comptage C fournit à cette sortie 31 8 une première impulsion de sortie selon un nombre d'impulsions d'entrée présélectionnées par le commutateur 313. Une deuxième sortie 319 du dispositif de comptage C est directement reliée à la sortie de la porte 311 qui est associée au chiffre 8 dans le système de comptage décimal. Cette dernière porte 311 n'est pas,contrairement aux portes 304 à 310,pilotable par une tension continue. C'est pourquoi elle fournit après huit impulsions d'entrée qui sont amenées vers un dispositif de comptage C , une deus me impulsion de sortie vers la deuxième sortie 319, et ce, indépendamment de la position de- commutation du commutateur 313. Deux entrées correspondantes- d'un dispositif de, commutation de puissance D qui est commandé par l'intermédiaire des impulsions de sortie du dispositif de comptage C., sont branchées aux deux sorties 318 et 319 du dispositif de comptage C . lie dispositif de commutation D comprend un flip-flop bistable formé de deux portes 401 et 402 .La porte 401 est reliée à la première sortie 318 et la porte 402 à la deuxième sortie 319 du dispositif de comptage C , de sorte que le flip-flop 401, 402 est respec-tivement basculé dans un de ces deux états stables par l'inter- médiaire de la première impulsion de sortie du- dispositif de comptage b- et par la deuxième -impulsion de sortie suivante du dispositif de comptage dans l'autre de ces deux états-stables lie flip-flop 401, 402, n'a qu'une seule- sortie à laquelle est branchée un. amplificateur d'impulsions 403.Celui-ci sert-à piloter un commutateur 404 qui est à même de brancher une source de courant continu 405 avec une tension de-réseau de-120 volts à une sortie 406 du générateur d'impulsions et ce, aussi longtemps que le flip-flop 401, 402 se trouve dans l'un de cers deux états, et de la couper de la sortie 406-lorsquele flip-flop 401, 402 est basculé dans l'autre état. Pour la description suivante,du mode de fonctionnement et d'utilisation du générateur, on suppose que le flip-flop 401, 402 est basculé dans la- position de base par l'impulsion apparaissant à la deuxième sortie 319 du dispositif de comptage d , position da.lls laquelle le commutateur 404 est ouvert et la source de courant 405 est coupée de la sortie 406. du -générateur d'impulsions. Cette opération a lieu à chaque huitième impulsion qui est amenée vers l'entrée du dispositif de comptage b . Le flip-flop 401,402 est basculé dans l'autre état .par les impulsions apparaissant par intervalle à la sortie 318 du dispositif de comptage 2 , état dans lequel le commutateur 404 est fermé et la source de courant 405 est branchée à la sortie 406 du générateur d'impulsions. Du fait que les opérations de commutation du commutateuu 404 se répètent toujours après huit impulsions qui sont amenéés à l'entrée du dispositif de comptage b , la fréquence des impulsions de courant continu apparaissant à la sortie 406 du générateur d'impulsions est égale au huitième de la fréquence d'impulsions à l'entrée du dispositif de comptage .C'est pourquoi, dans le mode de réalisation, la plus haute fréquence d'impulsions disponible à l'entrée 406 est de l'ordre de 125 kHz, lorsque le levier 218 du commutateur 217 se trouve dans la position haute représentée sur la figure et que la porte 208 est alors ouverte. Lorsqu'on amène successivement le commutateur 217 dans les autres positions de commutation, on obtient.à la sortie 406 du générateur d'impulsions les fréquences d'impulsions de 62,5 kHz , 31,25 kHz 15,625 kHz , 7,813 kHz , 3,906 kHz , 1,952 kHz et 0,976 kHz Si l'on suppose d'autre part que le deuxième commutateur 313 est commuté de telle manière que son levier 314 se trouve dans la position représentée sur la figure, alors la porte 306 dans la dispositif de comptage Q associé au chiffre 3 dans le système de comptage décimal est sur le point de ouvrir, alors que les portes 304, 305 et 307 à 310 sontoquées. Dans ce cas, c'est seulement la troisième impulsion d'entrée qui est amenée vers le dispositif de comptage d après le basculement du flip-flop 401, 402 dans sa position de base, qui provoque l'apparition d'une impulsion de sortie à la première sortie 318 du dispositif de comptage C . Cette impulsion de sortie fait basculer le flip-flop 401, 402 dans son autre état et provoque la fermeture du commutateur 404. A ce moment la source de courant continu 405 est branchée à la sortie 406 du générateur d'impulsions et une impulsion rectangulaire ou de courant continu commence à apparaître à la sortie 406. lies quatrième, cinquième, sixième et septième impulsions qui sont amenées vers le dispositif de comptage C n'ont aucune influence sur le dispositif de commutation de puissance D .Toutefois, la huitième impulsion d'entrée du dispositif de comptage est transmise au flip-flop 401, 402, par l'intermédiaire de la porte 31-1 et de la deuxième sortie 319, et fait basculer celui-ci dans sa position de base. De ce fait, le commutateur 404 est ouvert et la source de courant 405 est coupée de la sortie 406 du générateur d'impulsions, cette impulsion se terminant à la sortie 406. Les sortie décrites précédemment se répètent périodiquement, de sorte qu'lune succession d'impulsions rectangulaires pourront être captées- à la sortie 406 pour alimenter l'intervalle d'érosion d'une machine d'usinage par étincelage. Dans le cas précité, chaque impulsion de sortie dure depuis le début de la troisième jusqu'au début de la huitième impulsions qui est amenée à l'entrée du dispositif de comptage C . La largeur d'impulsion représente ainsi 5/8 de la période de répétition des impulsions, alors que l'intervalle entre deux impulsions successives à la sortie 406 représente 3/8 de cette période. En actionnant le commutateu) 313, on pourra -modifier la largeur des impulsions de sortie et ce, progressivement dans la proportion de 1/8 de cette période. On pourra donc régler au choix la largeur de l'impulsion de 1/8 à 7/8 de cette période, le choix de la largeur d'impulsions étant complètement indépendant de la fréquence d'impulsions choisie par l'intermédiaire du commutateur 217.De même, lorsqu'on modifie la fréquence dtimpulsions en actionnant le commutateur 217, la largeur d'impulsions n'est pas modifiée par rapport à la période de répétition des impulsions. Par ailleurs ni la modification de la fréquence d'impulsions, ni la variation de la largeur d'impulsions n'ont une influence sur le flanc croissant et décroissant des impulsions de sortie. lies flancs de l'impulsion ont une allure presque verticale, de sorte que les impulsions de sortie ont toujours une forme rectangulaire. lie générateur d'impulsions se caractérise avantageusement par le fait que les deux commutateurs 217 et 313 à commande manuelle permettant de choisir la fréquence et la 'largeur d'impulsions sont reliés au reste du montage par l'intermédiaire de câbles de commande à courant continu 216 et 312. lies commutateurs 217 et 313 pourront être disposés sans grand inconvénient à une distance relativement grande des éléments de commutation actifs, ce qui fournira au constructeur de plus grandes libertés et offrira éventuellement à l'utilisateur dtune machine d'usinage par étincelage une plus grande commodité. Si cela est souhaitable, les câbles de commande 216 et 312 pourront avoir une longueur de plusieurs mètres par exemple 20 mètres.De même, il sera possible d'allonger ou de réduire selon les cas, les câbles de commande en intercalant ou en enlevant des rallonges sans que ce7.a a ait une influence quelconque sur le générateur d'impulsions et notamment sur la fréquence, la largeur et la formede l'impulsion. les éléments de commutation actifs et les câbles de transmission à l'intérieur du générateur d'impulsions pourront être disposés sans qu'il y ait lieu de tenir compte de l'emplacement et des dimensions du commutateur 217 et 313, mais comme il convient le m mieux pour le fonctionnement du générateur dtimpulsions etou pour sa maintenance. lies commutateurs 217 et 313 pourront par contre être disposés là où se trouve la plus grande place disponible et oU il sera aloTs facile de les actionner. Il pourrait apparaître de prime abord que la complexité technique du générateur d'impulsions est relativement grande par rapport au générateur d'impulsions à multivibrateurs et aux éléments de commutation du type connu. Toutefois, il est remarqué que l'état actuel de l'électrotechnique permet de réaliser les différents flip-flop ainsi que les différentes portes du générateur d'impulsions sous la forme d'éléments de commutation intégrés aec des dimensions relativement petites qui peuvent être obtenusdans le commerce à bon marché. En utilisant des éléments de commutation intégrés de ce type et des organes digitaux, il sera possible d'installer le générateur d'impulsions dans un endroit plus réduit et de2e réaliser à moindre frais que ceux du type connu. L'utilisation d'éléments de commutation intégrés offre une plus grande sécurité de fonctionnement et permet de réduire les sources de perturbation par rapport aux types connus qui sont constitués d'éléments de commutation isolés. lie cas échéant, il sera nécessaire de séparer le commuhateur de puissance 404 et la source de courant continu 405 du reste du montage. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Un générateur d'impulsions destiné à alimenter l'intervalle d'érosion pour l'usinage des métaux par étincelage, comportant une sortie devant être branchée à l'intervalle d'érosion et des moyens de commutation qui produisent à la sortie une succession d'impulsions rectangulaires de fréquence réglable et de largeur variable, caractérisé en ce qu'il comprend un oscillateur de fréquence monté en série avec un changeur de fréquence comportant plusieurs étages diviseurs de fréquence qui ppurront être connectés et déconnectés au choix en nombre variable, un dispositif digital de comptage monté à la suite du diviseur de fréquence , dispositif qui fournit d'après un nombre présélection- ne d'impulsions d'entrée une première impulsion de sortie et d'après un nombre fixe plus élevé dtimpulsions d'entrée une deuxième impulsion de sortie, et comprend en outre un dispositif de commutation de puissance bistable qui peut être pilotée par les impulsions de sortie précitées du dispositif de comptage et qui connectent pendant l'intervalle entre la première et la deuxième impulsion de sortie du dispositif de comptage une source de tension continue à la sortie du générateur d'impulsions et pendant l'intervalle entre la deuxième et la première impulsion de sortie suivantes du dispositif de comptage coupent la source de tension continue de la sortie du générateur d'impulsions ou vice versa. 2.- Un générateur d'impulsions selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sorties des étages diviseurs de fréquence et de préférence la sortie du changeur de fréquence sont respectivement branchés à 11 entrée du dispositif de comptage par l'intermédiaire de portes pilotables au choix au moyen d'une tension continue, et qutun commutateur qui permet de choisir la fréquence des impulsions rectangulaires apparaissant à la sortie du générateur d'impulsions, est relié d'une part aux portes et d'autre part à une source de tension continue par l'intermédiaire de câbles de commande afin de pouvoir ouvrir et bloquer au choit les portes. 3.- Un générateur dtimpulsions selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que cuueétage diviseur de fréquence est constitué par un flip-flop bistable dont la proportion de fréquence est de 2 : 1. 4.- Un générateur d'impulsions selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif digital de comptage comporte au moins des étages binaires dont les sorties sont reliées à une entrée de commande du dispositif de commutation de puissance par l'intermédiaire de portes pilo tàbles au choix au moyen de tensionscontinues et qui fournissent respectivement la première impulsion de sortie du dispositif de comptage, et qu'un commutateur permettant de choisir la largeur des~impulsions rectangulaires apparaissant à la sortie du générateur d'impulsions, est relié d'une part, aux portes et d'autre part à une source de tension continue par l'intermédiaire de câbles de commande pour pouvoir ouvrir et bloquer au choix les portes. 5.- Un générateur d'impulsions selon l'une ou plusieurs des-revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque étage de comptage est constitué par un flip-flop bistable. ó.- Un générateur d'impulsions selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif --de commutation de puissance est constitué par un flip-flop bistable avec deux entrées de commande séparées pour la première et la deuxième impulsions de sortie du dispositif de comptage, l'une des entrées de commande recevant la première impulsion de sortie du dispositif de comptage étant relié avec les sorties des portes pilotables au choix, alors que l'autre entrée de commande recevant la deuxième impulsions de sortie du dispositif de comptage est branchée aux étages binaires par l'intermédiaire d'une' porte ET non pilotable. -7.- Un générateur d'impulsions selon l'une ou plusieurs des -revendications précédentes, caractérisé en ce que les étages diviseurs de fréquence, les étages de comptage et les portes sont respectivement constitués par des éléments intégrés.