Brevet FR2008339A1 — publié le 19700123

Cette invention concerne la-commande des machines outils et d'autres mécanismes précis par ordinateur en général et, plus particulièrement;un dispositif qui utilise un programme standard pour la commande de machine outil ayant des résolutions inférieures s 0,025 mrn. 5 Dans l'art antérieur on a décrit des dispositifs pour la commande des ma chines outils dans lesquels un oscillateur de.demande est utilisé pour transférer des mots de commandé "préalablement calculés à partir d'une unité de mémoire à noyau au servo-mécanisme ds la machine outil». Dans ce-dispositif la fréquence de l'oscillateur de demande est réglée de telle sorte que si un bit 10 1 est contenu dans la mime position de bit de chacun des mots de commande,, la machine outil se déplacera à sa vitesse maximum. Cela signifie, si une machine outil avec une résolution de 0,0254 irra à une vitesse maximum de 152 cm par minute elle doit recevoir une impulsion chaque milliseconde pour opérer à son avance maximum.- 15 Manifestement dans les dispositifs ci-dessus rapidement décrits, on doit emmagasiner un mot de commande dans la mémoire pour chaque impulsion que l5pn doit appliquer è l'axe principal. Sien que ce type de, système ait travaillé de façon admirable dans ces applications où la résolution,d'une machine outil est importante comme de l'ordre de D,0254 trni, lorsque la résolution de la machine 20 outil est relativement petite ecsTîne par exemple, 0,0025 mm, une quantité excessive de positions de mémoire est nécessaire et la charge du dispositif ds traitement est trop importante. En résumé l'invention concerna un dispositif et un procédé pour fournir le nombre correct d'impulsions .pour commander toute machine outil ayant une 25 résolution de 0,0254 m îoù m un nombre entier pcaitif.J a partir d'un programme standard établi pour la commande d'une machine outil ayant une résolution de 0,0254 mm. SI un mat ds commande provenant d'une mémoire d'ordinataor est transféré cnequ® milliseconde à la sortie d'un circuit intermédiaire et transmis à une 30 machine cutil ayant uns résolution de 0,0254 ram, et si le programme standard est établi pour une machine outil ayant une résolution de 0,0254 mm, on-peut •fournir une vitesse maximale d'avance de 152 cm par minute. Si, cependant la machine outil que l'on doit commander a une résolution de u mm et si m=0,0254u m étant un nombre entier, la fréquence des impulsions aussi bien que le nom-35 bre u des impulsions du courant d'impulsions doit être modifié. Pour obtenir cela un oscillateur qui produit 1000 m impulsions par seconde est utilisé pour transférer les impulsions de la sortie du circuit intermédiaire au servo-mécanisme de la machine-outil au taux de 1000 m impulsions par seconde. Un compteur préréglé est préréglé à m et par conséquent, envoie 1000 impulsions de 40 demandes par seconde à l'ordinateur pour amener la lecture d'un nouveau mot de BÂ0 OTGSNAt 9 07928 2008339 commande de la mémoire de l'ordinateur chaque milli-seconde- dans le circuit intermédiaire de sortie. Cela entraine qus chaque mot de commande est transféré m fois à la mâchine outil. Ainsi on conduit' la machine outil avec la vitesse correcte d'avancé sans'augmenter la charge de l'unité de traitement "centrale, S 'c'est-à-dire on réduit la charge1 par un facteur m par rapport à "ce que cela perait sî l'on stab'lissait un' nouveau progranïne" utilisant' la résolution u. Bien qu'une "précision de- coupage est telle qu'une résolution' de 0,0254 mm soit acceptable durant la coupe d'un segment de ligné, même si la machine outil a une résolution plus fine, il est souhaitable de pouvoir positionner 10 l'outil de la machine outil* à l'extrémité de la coupe avec l'a résolution actuelle propre à la machine 'outil. On obtient cela en mettant le compteur préréglé à î lorsque la distance jusque, l'extrémité du segment de ligne que l'on coupa est inférieure à Cv0254 mm de telle su.ce qùe chaque mot de commande soit transféré seulement une fois, à le machine outil'» Le nombre de Mots de comman-15 os .-lâ&essairë pour ce positionnement" terminal es'L déterminé par Paxe qui doit être déplacé de la distance la plus grande durant le positionnement terminal. D'autres objets, caractéristiques et avantages' de la présente invention rassortiront mieux de 15 exposé qui suit fait en référence aux dessins annexés à es texte qui représentent un' mode de réalisation préféré de celle-ci. 20 La figure 1 est un diagramme ecr-vlst illustrant un dispositif de commande utilisant un oscillateur de demande pour chaque machine outil à commander qui envoie des impulsions à compteur préréglé qui à son tour amène le transfert des mots de commande pour chaque machine oucîl dans' un registre de sortie et transfère ces mots de commande aux machines outils associées et 25 La figure 2 est un tableau illustrant Z'opération du dispositif durant le pssicionnsnent terminal. Bien que le fonctionnement ds la pertis importante du système présent soit dr^r-ite' dans l'art antérieur, dans des brts ds clarté nous décrirons ici uns par-Sii ds système qui est déjà connuee " 30 ' Ls dispositif de le figure 1 est très semblable à un dispositif de commande numérique'conventionnel autant qus l'on considère la partie programmeur. La partie programmeur décrit une partie à couper et la façon par laquelle la machine outil pourrait agir pour la-couper en établissant un programme d'ordinateur utilisant, par exemple, le langage ÀPT pour obtenir une bande ds localisa-35 tion de couteau (bande CL). La bende CL contient les coordonnées absolues de la ligne centrale de l'outil de machine outil et la vitesse lorsqu'il traverse la partie à couper. Un programme-spécial de'traitement ou post-processeur traduit cette information sous une forme et un format nécessaires pour l'ordinateur de commande numérique direct. Comme on le montre dans la figure*1, la 40 sortie du post-processeur est appliquée par la ligne 3 au dispositif entrée/ BAD ORJGfNAL 69 07928 3 2008339 sortie de l'ordinateur 1. La sortie du post-processeur peut avoir la forme de carte ou de bande magnétique. La sortie est traduite dans les dispositifs entrée/sortie 4 en signaux électriques de niveaux convenables pour utilisation par l'unité de traitement centrale ou CPV 6 et ces signaux électriques sont 5 appliqués par la ligne 5 au CPU 6. Associée avec le CPtJ 6 par la ligne 29 se trouve une unité de mémoire à tores 27. C'est une unité conventionnelle reliée de façon conventionnelle au CPU. L'unité de mémoire à noyau 27 est reliée par les lignes 24 et 25 a un canal 10 et par les lignes 24 et 2B à un canal 11. Les canaux 10 et 11 agissent pour charger les contenus des zones 10 sélectionnées de l'unité de mémoire 27 dans leur registre de sortie. Le canal 10 est relié par les lignes 7 et 8 au CPU 6 et le canal 11 est relié par les lignes 7 et 9 au CPU 6. Comme on le montre dans la figure 1, il peut y avoir un ou plusieurs canaux. Comme cela deviendra apparent ci-après, un canal est nécessaire pour chaque machine outil à commander., L'action du CPU 8 et des 15 canaux 10 et 11 pour transporter le contenu des zones sélectionnées de l'unité de mémoire 27 au registre de sortie des canaux est connue. On relife le canal 10 par la ligne 12 à une unité de commande de transmission 14 qui a son tour est reliée par la ligne 16 a une unité de commande de réception 18 et par la ligne 35 a un compteur pré-réglé 36. L'unité de ré-20 ception de commande 18 qui comprend un oscillateur à demande d'impulsions est reliée par la ligne 20 à la machine outil 22 par la ligne 37 au compteur pré-réglé 36 et par la ligne 43 à la commande de transmission 14. La sortie du compteur pré-réglé 36 est appliquée par la ligne 38 è l'unité de commande de transmission 14. Similairement, une unité de corrmande de transmission 15 qui 25 est associée avec le canal 11 est reliée par la ligne 13 au canal 11 par la ligne 17 à une unité de commande de réception 19 qui comprend un oscillateur d'impulsion de demande et par la ligne 44 à la sortie de l'oscillateur d'impulsion de demande. L'unité de commande de transmission 15 est aussi reliée par la ligne 39 au compteur pré-réglé 40 qui à son tour est relié par la ligne 30 41 à l'unité de commande de réception 19. La sortie du compteur pré-réglé 40 est appliquée par la ligne 42 à l'unité de commande de transmission 15 alors que les mots de commande reçus par l'unité de commande de réception 19 sont transmis par la ligne 21 à la machine outil associée 23. Les unités de commande de transmission 14 et 15 effectuent trois fonctions 35 premièrement elles transmettent les impulsions des compteurs pré-réglés qui sont commandés par les oscillateurs de demande d'impulsions, aux canaux de l'ordinateur pour faire entrer de nouveaux mots dans les registres de sortie des canaux. Deuxièmement elles transfèrent les mots de commande des registres de sortie, aux unités de commande de réception et aux machines outils lors de 40 la réception d'une impulsion provenant de l'oscillateur à demande d'impulsions 69 5 10 15 20 25 30 35 40 07928 4 2008339 associée. De plus elles amplifient et mettent en forme les mots reçus des registres de sortie pour transmission à l'unité de commande de réception. De nouveau, l'entrée séquentielle de mots provenant de l'unité de mémoire 27 dans le canal sous contrôle d'une impulsion émise extérieurement est bien connue. En résumé, cependant, l'opération est comme suit : Chaque canal comprend deux registres. Le premier registre,, qui est un registre compteur de mots, sera chargé par le CPU avec un nombre de mots que lira le canal à partir de la mémoire magnétique. Un second registre le registre d'adresse du canal sera chargé par le CPU avec la première adresse dans la mémoire qui doit être lue à partir de la mémoire dans le registre entrée/sortie. Les impulsions provenant des compteurs pré-réglés qui sont appliqués à chaque canal sont utilisées pour transférer l'adresse du registre d'adresse du canal dans le registre d'adresss de la mémoire (non montré) d'unité ds mémoire. Chaque fois que l'adresse provenant du registre d'adresse du canal sntre dans le registre d'adresse de la mémoire, le registre compteur de mot est diminué et l'adresse contenus dans le registre d'adresse de canal augmentée (ou diminuée). Quand le registre compteur de mots a été diminué jusqu'à zéro, tout autre transfert des contenus du registre d'adresse du canal au registre d'adresse de mémoire est inhibé. Le CPU doit alors charger une nouvelle adresse dans le registre d'adresse de canal et un nouveau comptage dans le compteur de mots. Alternativement,on peut utiliser une procédure en chaine qui entraine la charge automatique de ces deux registres sans intetvention de deux programmes. Dn décrit dans l'art antérieur une technique d'interpolation dans laquelle on utilise un registre pour chaque axe de la machine outil à commander. Des nombres fonction de la vitesse de chaque axe sont ajoutés au registre et le dépassement de capacité des registres utilisé pour contrôler l'insertion de bits 1 dans chacun des mots de commande. Avec cette technique le registre associé avec l'axe qui doit se déplacer de la distance maximum durant la coupe d'un segment est augmenté d'une valeur Q qui est égale à la fraction de la vitesse rf\0j » ... maximale de 152 cm par minute, alors Q = 0,50, Q = -r^ = 0,50 et Q = =0,25. x y Ax z Ax Chaeune de ces valeurs D est utilisée pour augmenter son registre associé. On a inclus la technique d'interpolation décrite rapidement ci-dessus seulement pour illustrer un procédé de charge de mots d'ordinateur dans une unité à mémoire pour accomplir la commande d'une machine outil. D'autres techniques d'interpolation ou techniques pour la charge de mot de commande sont naturellement utilisables. Dans la description suivante il deviendra clair que pour commander la machine outil en temps réel l'ordinateur doit fournir une commande au servomécanisme de chaque coulisseau indiquant soit un incrément de mouvement dans la direction positive, soit un incrément de mouvement dans la direction négative. 69 07928 5 2008339 ou aucun mouvement du touc. L3ordinateur fournît cette information sous forme d'un mot de commanda dans laque! deux positions de bits sont réservés pour chaque axe de la machine outil. Un bit 1 ou de commande dans la position la plus à gauche de ces deux positions commandera un mouvement d'une augmentation dans 5 la direction négative» alors qu'un 1 dans la position la plus à droite corman-dera un mouvement de la glissière associée d'une augmentation dans la direction positive. Un zéro dans les deux positions indique qu'aucun mouvement n'est commandé.alors que des bits de commande dans les deux positions indique une erreur. 10 Comme on l'utilise ici*, la résolution de la machine outil est la distance dont se déplace uns glissière, lors de la réception d'une impulsion électrique au servo-mécanisms. Comme on l'indiqua oi-dessus» le programme ou mot de commande emmagasiné dans l'unité de mémoire pour chaque machine outil... indépendamment de la résolu-15 tien* est calculé comme ?i la machine outil svait une résolution de 0,025 mm. Si la machins outil que l'on doit commender a une résolution de u mm» et m = H,025 u est un nombre entier, on règle le nombre m dans le compteur pré-réglé et l'oscillateur de demande qui envoie des impulsions au compteur pré-réglé est réglé à 1000 m. imp Dans les buts d'Illustration de l'invention du sujet» supposons que la machine outil 22 doit être déplacée d'une distance ds Ax = 1,0116 x 25,4 et 30 qf-ïE la machine outil a uns résolution de 0,0002 x 25,4 mm. Dans ce cas m sera 0 0254 égal a 5 puisque - q^."^ 4 = 5" 0n charSe dans le CPU B son premier mot de commande qui est emmagasiné dans l'unité de mémoire 25 un mot comme on le montre dans l'étape 1 dans la figure 2. Ainsi, la position droite de la partie x du mat de commande contiendra un 1 ou bit d'action et puisqu'V et T. ne sont pas 35 indiqués pour sa déplacer durant cette coupe, ils contiendront des zéros. Les trois bits finaux du mot qui sont les bits m, sont chargés avec le nombre binaire 5 (101). Bien que l'on ne décrive qus l'action du premier canal d'ordinateur 10 et la machine outil associée 22, l'action des autres canaux et des autres machines 40 outils associées est identique.. Le premier mot de commande est .amené de l'unité BAD original 1 69 0.7928 6 2008339 ds mémoire 27 dans le premisr canal d'ordinateur 10 par les lignes 24 et 25 9t. est placé dans 1s registre de sortie 10. La première impulsion' de l'oscillateur .de demande, dans l'unité -de commande ds réception 18 qui est appliquée par le îigns 43 à Xeunité ds eter,mande ds transmission 14» effectua le transfert 5 du mot du registra.de sortis -du -canal 10 par la ligne 16 è l'unité de commande ds réception 18.-et ensuite par- la. ligne- 20 è la machine- oufcil -22. On dirige la partie ds bit m du mot suivant la ligne 35 et on la charge dans le compteur pré-réglé 36 afin de le charger avec le nombre 5. Les impulsions provenant de l'oscillateur d'impulsions de demande dans Ieunité de commande de réception 18 • 10 sont alors appliquées cra façon continue. par la ligne 37 su compteur pré-réglé 36 oui présentera un dépassement ds cûpd-jit.s alors au ta-i" de 1000 impulsions par seconds puisque l'oscillateur d "'impulsic-ns ds dsaemlc =sst régis è 5000 impulsions psr seconde» st les 1000 intpulsîsr:? par sseemds sont appliquées par l'unit* d® cœsmeridtï de transmission 14 su eensî :Js ?'ordinateur *»0 pour esusmr -î riï 1000 m"/..3 nouveaux te scirasands car seconda oa,i3 le sortie du s>egis- ii-9 10. Cependant, chaque -not apparaissant s la sortis registre 10 est transféré m -Pais du registre de sortis p?r i''5jnitS de commanùs de t^ns^-leslon 14 st 1:unité de ccrrenande 18 â la scchino catil 22 puisque les impulsions provenant de l'oscillateur d'impiiVions -jb cs--:nde aoat appliquées suivent le ligne 43 SH à l'uni M ds essitRerde ris t-rancssif-sisn- -M* Ainsi, Chaque sat qui epparait dans le registre de sortis; 10 sers transr^ré 20 f-is à la mechlue» outil associas 22. Pour ©iiener un- mouvement de 1,0 116 y. 2, 54 cm d'après l'invention présente,, il est nécessaire d":itiliser 1014 rmts ds cœïBnande. Cr; tlêts?fflîsi& cels ?S comme suit, s cra 1 2,54 cm = 5000 x 0,002 )' 2S54 imnislsior.? - 1000 mots ds- commande 0,01 v. 2» â4 cm = £0 ;t 0^002 u 2, 54 cm impulsions » 10 mata ds- œBŒBfswle 0.001 x 2,54 cm = 5 x 0,002 x 2,54 cm impulsions = 1 mot ds caiiunande 0. ODOïv x 2,54 eut ■ 3 x 0£002 x. 2,54 es* tepyîeians s 3 mots de cûfflJBâfidB. Sû . On réalise cela crans® munérê dar«s Iz figure 2. Tous Isa «nets da ' correûande contiennent, des- 1- ou des bits de - commande dsna les parties les plus à droite x des mots de commande j cependant» pour obtenir le positionnement final les premiers 101.1 mots de commande contiennent 5 dans les positions de bit m alors que du mille douzième 1012 au mille quatorzième 1014 contient des 1 dans les 35 positions de bit m. Le -mille quinzième., de nouveau, contiendra un 5 pour remettre à zéro le dispositif pour la prochaine coupe. On verra en considérant le tableau de la figure 2 que pour'les premiers 1011 mots de commande l'uftité de commande de transmission transférera chacun de ces mots de commande 5 fois puisque le compteur pré-réglé est réglé à 5 et divise ainsi la sortie de l'oscilla-40 teur de demande, par 5, alors que les impulsions de l'oscillateur de-demande 6/0 OtVQINAL 69 5 10 15 20 25 30 35 40 07928 2008339 sont appliquées suivant la ligne 43 à l'unité de commande de transmission 14 de telle sorte que chaque mot y apparaissant soit transféré 5 fois à la machine outil 22. Pour le positionnement final, cependant, on transfère une fois les 1012 ème au 1014 ème mot de commande puisque le compteur est réglé à 1 de sorte que chaque mot de commande apparaissant au registre de sortie 10 soit transféré par l'unité de commande de transmission 14 à la machine outil seulement une fois. Cela est dû au fait qu'avec le compteur pré-réglé 36, réglé à 1, chaque impulsion appliquée suivant la ligne 37 de l'oscillateur de demande amène l'application d'une impulsion suivant la ligne 3B qui à son tour amèns l'entrée d'un nouveau mot de commande dans le registre de sortie. Il est évident que dans la charge des mots de commande des positions finales d'un nombre nécessaire sera déterminé par l'axe qui doit être déplacé suivant la plus grande fraction qui est inférieure à la résolution standard. Bien que dans le dispositif décrit- ci-dessus, les nombres m sont transportés dans les mots de commande, il sera évident à l'homme ds l'art qu'ils peuvent être chargés directement è partir de l'ordinateur. En résumé un oscillateur qui produit 1000 m impulsions par seconde est utilisé pour envoyer les impulsions à un compteur pré-réglé qui est pré-réglé à m par conséquent envoie 1000 impulsions de demande par seconde pour amener la lecture d'un nouveau mot de commande à partir de la mémoire de l'ordinateur chaque milliseconde dans un circuit intermédiaire de sortie. On alimente aussi directement avec les impulsions provenant de l'oscillateur un dispositif de commande de transmission qui transfère les mots de commande dans le circuit intermédiaire de sortie à la machine outil. Le résultat est que chaque mot,de commande est transféré m fois à la machine outil. Pour positionner le couteau de la machine outil à la fin d'une coupure avec la résolution actuelle propre à la machine outil, on règle le compteur pré-réglé à un lorsque la distance à l'extrémité du segment de ligne à couper est inférieure à 0,001 x 2,54 cms de telle sorte que chacun des mots de commande sera échantillonné seulement une fois. Bien que le registre de sortie qui emmagasine temporairement les mots de commande envoyés par le canal de la mémoire soit compris avec le canal dans la réalisation décrite, il est évident à tout homme de l'art que le registre de sortie peut se trouver dans l'unité de commande de réception adjacente à la machine outil. La localisation du circuit intermédiaire de sortie dans l'unité de commande de réception est souhaitable dans les cas où le dispositif de traitement est localisé à une distance significative des machines outils. En effectuant ceci, le taux de transmission de données entre le canal et l'unité de commande de réception sera réduit par un facteur de m, réduisant 69 Ô7928 8 2008339 ainsi les problèmes de signal au bruit et de largeur de bande. Si le registre de sortie est situé dans la commande de réception, les impulsions provenant de l'oscillateur de demande seront alors appliquées pour transférer les mots m fois du registre de sortie à la machine outil, mais on appliquera encore les 5 impulsions provenant du compteur pré-réglé au canal pour amener la fourniture d'un nouveau mot de commande de la mémoire par le canal et transmis au circuit intermédiaire de sortie dans l'unité de commande de réception. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins, les caractéristiques principales de l'invention appliquées à un 10 mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toute modification de forme ou de détail qu'il juge utile sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 69 07928 9 2008339 REVENDICATIONS 1. Système fournissant un train d'impulsions ayant la forme d'une série de mots de commande à une machine-outil de façon à commander le*mouvement des coulis-seaux de la machine-outil en réponse à des signaux représentatifs de la distance et de la vitesse de déplacement de chaque uoulisseau pendant la coupe d'un 5 segment, le système étant caractérisé en ce qu'il comporte : - un calculateur comprenant une unité de mémoire et un canaljce calculateur engendrant ladite série de mots de commande et emmagasinant ensuite ces mots de commande dans une mémoire tampon située dans l'unité de mémoire, chaque mots de commande comportant des positions contenant des bits de commande pour 10 chaque coulisseau indiquant le mouvement à effectuer par ce coulisseau, - un registre de sortie associé audit canal, - des moyens extérieurs au calculateur pour charger les mots de commande dans le registre de sortie, ledit canal servant à transférer les mots de commande de ladite mémoire tampon audit registre de sortie sous la commande de 15 ces moyens extérieurs, - des moyens d'autorisation pour autoriser le transfert des mots de commande dudit registre de sortie à la machine-outil. 2. Système selon la revendication 1 dans lequel chacun des mots de commande 20 contenus dans ledit registre de sortie est envoyé au moins deux fois à la machine-outil pour la majeure partie du segment à couper. 3. Système selon la revendication 2 dans lequel chaque mot de commande est envoyé seulement une fois à la machine-outil quand la longueur du segment à 25 couper est inférieure à la résolution de la machine-outil. 4. Système selon la revendication 1 dans lequel les dits moyens extérieurs comportent un oscillateur alimentant un compteur qui engendre des impulsions de dépassement de capacité permettant de transférer les mots de commande de 30 la mémoire tampon audit registre de sortie, les impulsions de l'oscillateur étant appliquées aux dits moyens d'autorisation pour autoriser le transfert des mots de commande dudit registre de sortie à la machine-outil. 5. Système selon la revendication 4 dans lequel ledit oscillateur est réglé à 35 une fréquence de 1000 m, m étant un entier et ledit compteur est préréglé à la valeur m. 6. Système selon la revendication 5 dans lequel ledit compteur est diminué de m à 1 quand la longueur du segment à couper est inférieure à la résolution 69 07928 10 2008339 de la machine-outil.