Brevet FR2107842A1 — publié le 19720512

la présente invention est relative aux systèmes de commande numérique associés à un tour et plus particulièrement à un tel système de commande numérique permettant un désengagement accéléré de l'outil en un point déterminé au cours d'une opération 5 de coupe. Dans une machine-outil à commande numérique telle qu'un tour, un outil est guidé par rapport à un ouvrage en fonction de commandes de position et de vitesses de déplacement. Ces commandes peuvent être soit enregistrées manuellement par •jO l'intermédiaire d'une baie de commande soit lues à partir d'un programme enregistré sur bande, les tours sont communément utilisés à la réalisation de filets dans un ouvrage. C'est d'ordinaire une opération qui exige une grande précision et dans laquelle l'outil doit attaquer l'ouvrage puis le quitter en des points prédétermi-•15 nés. L'étape du désengagement doit dans certaines circonstances s1 exécuter à grande vitesse transversale pour dégager un épaulement ou produire une terminaison nette du filet, ou pour toute autre raison. Une manière d'obtenir cette opération de désenga-20 gement à vitesse accélérée consiste à lire et à emmagasiner les commandes de position à l'avance par rapport à l'instant de leur exécution, c'est à dire de transférer une commande de position dans une position d'emmagasinage tampon pendant que la commande précédente est en cours d'exécution. Ceci permet de programmer 25 séparément un itinéraire et une vitesse de désengagement qui seront exécutés immédiatement après la fin de l'étape de déplacement relative à l'exécution du filet. Cependant les possibilités d'emmagasinage en tampon pour une exécution rapide d'une étape de retrait rapide et des informations de vitesse de déplacement ne 50 sont pas disponibles sur de nombreux contrôleurs et ajouter une telle possibilités conduirait à augmenter le prix et la complexité de ces contrôleurs. En conséquence, le retrait rapide est normalement exécuté en lisant et interpolant un bloc supplémentaire de bande programme. Ceci conduit à un fonctionnement relativement 55 lent et dans de nombreux cas ne fournit pas une vitesse de retrait suffisante pour une coupe d'un filet. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients. Suivant l'invention, on peut exécuter un retrait 40 rapide de l'outil de coupe en un point déterminé de la trajec- COPY 71 33876 2 2107842 toire de déplacement sans qu'il soit besoin de lire un bloc program me séparé définissant l'étape de retrait et sans qu'il soit besoin d'une mémoire tampon pour lire et emmagasiner les données d'une étape de retrait préalablement à son exécution. En général, la 5 machine exécute cette opération en réponse aux données de programme pour déplacer l'outil à une vitesse relativement lente le long d'une trajectoire prédéterminée ayant une composante le long d'au moins un axe du déplacement de l'outil, en détectant une identité de la position de l'outil avec une coordonnée de position finale 10 préalablement lue sur le programme et en exécutant un déplacement transversal relativement rapide de l'outil le long de l'autre des axes de déplacement de l'outil jusqu'à ce que la seconde coordonnée de la position finale soit atteinte. Suivant un mode de réalisation préféré, une 15 trajectoire d'outil pour la réalisation d'un filetage est programmée en définissant le point de départ du filet le long de chaque axe de mouvement de l'outil en relation avec la rotation de broche et les coordonnées de la position finale de l'outil à la fin de l'étape de retrait. Des comparateurs déterminent quand la position 20 réelle représentée par les signaux de réaction est égale à la coordonnée de la position finale pour un axe. A cet instant des moyens logiques conduisent un signal d'identité à un dispositif de commande de vitesse de déplacement qui immédiatement provoque le déplacement transversal de l'outil à vitesse maximum le long 25 de l'autre axe. lorsque la seconde coordonnée de la position finale est atteinte, le déplacement de l'outil est terminé à part le cas de l'exécution d'un autre programme ultérieurement. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre et qui n'est donnée qu'à titre d'exemple 30 A cet effet on se reportera aux dessins joints dans lesquels : - la figure 1 est un schéma bloc d'un mode de réalisation de 1'invention ; - la figure 2 est un diagramme schématique d'une première opération de coupe d'un filet ; et 35 - la figure 3 est un diagramme schématique d'une seconde opération de coupe d'un filet. A la figure 1 est représenté un système de comman de numérique 10 destiné à faire fonctionner un tour à deux axes 12 possédant des unités 14 et 16 de commande de déplacement le 40 long des axes X et Z telles que des moteurs réversibles et des 71 33876 3 2107842 vérins à vis pour déplacer les coulisses supports de l'outil 15 le long des axes rectangulaires X et Z. Les positions de l'outil 15 par rapport à l'ouvrage 17 sont commandées par les unités 14 et 16 en accord avec les commandes lues sur une bande programme 5 18 à l'aide d'un lecteur de bande à huit voies 20. Les commandes de position pour les axes X et Z sont lues séquentiellement et décodées par un registre d'adresses 22 pour être transférées respectivement à des registres d'emmagasinage 24 et 26 des quantités X et Z. De plus, des commandes K et I définissant l'avance selon 10 les axes X et Z respectivement par tour de broche sont lues sur la bande 18 et transférées à des registres d'emmagasinage 25 et 27. Des registres 24 et 26 les commandes sont transférées directement à des interpolateurs 28 et 30 en vue de l'émission d'impulsions de commande qui sont appliquées respectivement 15 aux unités de commande de déplacements 14 et 16. De plus, les commandes I et K sont transférées directement respectivement à des interpolateurs de vitesse de déplacement 31 et 33. Les interpolateurs de vitesse de déplacement 31 et 33 sont connectés de façon à fournir respectivement des impulsions de vitesse de dépla-20 cements aux interpolateurs 28 et 30. Les interpolateurs 28, 30, 31 et 33 sont typiquement des analyseurs numériques différentiels. Ea vue de la coupe d'un filet des impulsions d'addition en provenance d'un transducteur de broche 32 sont appliquées aux interpolateurs 31 et 33 pour déterminer la cadence des impulsions de 25 commande et par conséquent les vitesses de déplacements le long des axes X et Z. Les impulsions en provenance du transducteur de broche 32 surviennent à une cadence directement proportionnelle à la "vitesse de rotation de la broche du tour et par conséquent la vitesse de déplacement est subordonnée à la vitesse de rotation 30 de broche. Typiquement le transducteur 32 produit 10.000 impulsions par tour de broche. Les impulsions émises par le transducteur 32 sont transmises par l'intermédiaire d'une unité de commande de cadence d'impulsions 34 qui réalise line simple fonction d'autorisation de passage vis à vis soit des impulsions de sortie 3.5 à la cadence d'émission par Je transducteur de broche 32 sur un conducteur 36, soit d'impulsions à cadence maximum sur l'un des conducteurs 38 et 39 reliés directement aux unités de commande de déplacement le long des axes X et Z dans un but qui sera décrit ci-après. 4-0 Un schéma de commande de position en boucle 71 33876 4 2107842 sensiblement fermée est réalisé dans l'appareil de la figure 1 dare lequel les commandes de positions sont comparées aux signaux de position réels pour produire des signaux de commande. Ce schéma comprend des comparateurs 40 et 42 connectés de façon à recevoir ^ respectivement les commandes de position X et Z ainsi que les signaux de réaction des unités de commande 14 et 15 et qui correspondent aux positions X et Z réelles, les signaux de réaction sont engendrés par des résolveurs ou des dispositifs équivalents et apparaissent sur des conducteurs 41 et 43» les signaux de sortie 1Q des comparateurs 40 et 42 sont des signaux d'identité qui sont à un niveau élevé lorsque la différence entre les deux signaux comparés est nulle, les comparateurs 40 et 42 pourraient tout aussi bien être utilisés à engendrer des signaux d'erreur classiques correspondant à la différence entre les signaux comparées. 5 les signaux d'identité d'axes X et Z sont ap pliqués respectivement à des portes à coïncidence 44 et 46. les sorties des portes 44 et 46 sont connectées comme entrées à une porte OU inclusive 48, dont la sortie est reliée à l'unité de commande de cadence d'impulsions 34 pour exciter le conducteur 38 ou 20 39 lorsque le niveau à la sortie de la porte 48 est élevé, les portes 44 et 46 sont connectées de plus à des bascules 50 et 52. Ces bascules sont qualifées par les signaux d'adresses X„ et Z„ cL cl an provenance du registre 22. Par conséquent, la bascule 50 est qualifiée par toute commande d'adresse X et la bascule 52 est qua-25 lifiée par toute commande d'adresse Z. les signaux de qualification sont reçus par les portes 44 et 46 en provenance d'une imité de signal de coupe de filet 54 qui est excitée pour chaque opération de coupe de filet pour distinguer une telle opération des autres opérations exécutées au tour et dans lesquelles il n'est pas né-50 cessaire de procéder à un retrait rapide, les bascules 50 et 52 sont restaurées par la coïncidence des deux signaux d'identité X et Z à l'entrée d'une porte ET 53- le signal à la sortie de la porte 44 est à un niveau élevé tant que le signal de coupe de filet en provenance 55 de l'unité 54 est à un niveau élevé; tant que la bascule 50 est qualifiée indiquant qu'une commande le long de l'axe des X est en cours d'exécution et que le signal de- réaction relatif a l'axe des X est égal à la commande de position le long de l'axe des X, c'est à dire que la coordonnée de la position finale le long de l'axe des X a ^çété atteinte. En ce point les portes 44 et 48 produisent un signal 71 33876 5 21 37 8 ^'2 de sortie à un niveau élevé pour l'unité de commande de cadence d'inpulsions 34. le conducteur 39 est excité pour déplacer l'outil le long de l'axe des Z à une vitesse transversale maximum. la figure 2 représente une opération typique du ^ système 10 de la figure 1 pour réaliser un filet droit sur un ouvrage 15. l'outil est disposé à l'origine au point de coordonnées X.^ lorsqu'il entre en contact avec l'ouvrage 15. la bande programme 18 est lue pour déterminer l'avance de l'outil le long de l'axe des Z au cours de chaque tour de broche. Cette indication est .|q contenue dans la commande K emmagasinée dans le registre 25. l'avance de l'outil le long de l'axe des X pour chaque tour de broche est contenue dans la commande I qui dans l'exemple de la figure 2, est égale à zéro. De plus, les coordonnées ^2^2 ^"a P03^^011 finale sont lues sur la bande 18 et placées dans les registres 15 24 et 26. lorsque l'outil avance le long de la trajectoire 58 de coupe du filet, la commande K est utilisée jusqu'à ce que la position définie par les coordonnées ait été atteinte. En ce point le signal de réaction le long de l'axe des Z est égal 20 à la commande pour l'axe des Z et le comparateur 42 produit le signal d'identité relatif à l'axe des Z. la lecture de la commande Z~ avait préalablement qualifié la bascule 52 et l'opération de par coupe du filet avait commence7T'excitation de l'unité 54. Par conséquent le signal d'identité complète les entrées de la porte 25 46 et permet à ce signal d'identité de se propager par les portes 46 et 48 jusqu'à l'unité de commande de cadence d'impulsions 34. le conducteur 38 est excité pour accélérer l'allure du déplacement parallèlement à l'axe des X jusqu'à une cadence maximum, le déplacement transversal à cadence maximum continue jusqu'à ce que 5Q les coordonnées de la position finale X2Z2 soient atteintes, époque ■ à laquelle le signal d'identité X est produit par le comparateur 40. Ceci complète les signaux d'entrée sur la porte 53 pour restaurer les bascules 40 et 42 et terminer le déplacement transversal. Tout déplacement ultérieur de l'outil doit être précédé d'une lec-ture de la bande programme. la symétrie du système 10 permet de couper un filet spiral sur une face terminale de l'ouvrage 15, par une première avance relativement lente le long de l'axe X suivie d'un retrait rapide le long de l'axe des Z. le fonctionnement du sys-40 tème 10 est essentiellement le même que dans le cas de la figure 2 71 33876 21 078 2 à part le fait que les désignations des axes sont interchangées. La figure 3 représente le cas d'un filet conique dans un ouvrage 15' comprenant la programmation d'une trajectoire d:outil 60 avec un retrait rapide le long de l'axe des X du point de 5 coordonnées X2Z2 au coordonnées X^Z2. La trajectoire 60 est définie par les coordonnées initiales X^Z^, le pas K le long-de l'axe des Z et le pas I le long de l'axe des X ainsi que les coordonnées X^Z2 de la position finale. Les coordonnées de la fin du filet X2Z2 ne sont pas programmées séparément. 10 En fonctionnement, la trajectoire de l'outil 60 est suivie du point X^ au point X2Z2, époque à laquelle le signal d'identité Z est émis du fait de l'égalité du signal de réaction Z avec la commande Z2 de position finale emmagasinée dans le registre 26. Le signal d'identité en Z se propage par les portes 46 et 15 48 pour exciter le conducteur 38 et provoquer un déplacement le long de l'axe des X à vitesse maximum. Lorsque l'outil atteint le point de coordonnées X^Z2, le signal d'identité X est émis pour qualifier la porte 53 et restaurer les bascules 50 et 52. Ceci achève le déplacement présent de l'outil. 20 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation représenté et décrit qui ne l'a été qu'à titre d'exemple. Il appartiendrait au technicien d'y apporter de nombreuses modifications sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. 71 33876 7 2VJ7342 REVENDICATIONS 1) Système de commande numérique pour une machine outil dont l'outil peut se déplacer selon au moins deux axes, caractérisé en ce qu'il comprend : des interpolateurs fonctionnant en 5 réponse aux données d'un programme pour déplacer l'outil à une première vitesse relativement lente le long d'une trajectoire ayant une composante suivant au moins un de ces axes; des registres pour emmagasiner les données du programme spécifiant les coordonnées de la position finale de l'outil le long des axes ; des comparateurs 10 des signaux correspondant à la position actuelle de l'outil et des données emmagasinées dans les registres et produisant un signal d'identité lorsque ces quantités sont égales, et un générateur de signal de commande de vitesse de déplacement fonctionnant en réponse au berceau de déplacement de l'outil qui atteint la coordonnée 15 de la position finale le long de son axe pour engendrer un signal déplaçant l'outil jusqu'à la coordonnée de sa position finale le long de l'autre axe à une seconde vitesse relativement élevée. 2) Système de coumande numérique suivant la revendication 1, caractérisé par des connexions de réaction entre les 20 berceaux de déplacement de l'outil et les comparateurs pour produire des signaux correspondant à la position actuelle de l'outil le long de chaque axe. 3) Système de commande numérique suivant la revendication 1, caractérisé par un lecteur de bande relié aux registres 25 et aux interpolateurs. 4) Système de commande numérique suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les comparateurs sont connectés à ce générateur de signal de commande de vitesse de déplacement par l'intermédiaire de portes à coïncidence syant 30 une seconde entrée reliée aux registres. 5) Système de commande numérique suivant la revendication 4j caractérisé en ce que ces portes à coïncidence sont connectées aux registres par l'intermédiaire de multivibrateurs. 6) Systeme de commande numérique suivant la reven- 35 dication 4, caractérisé en ce que ces portes à coïncidence ont une troisième entrée reliée à une unité génératrice de signal de coupe de filet et en ce que le générateur de signal de ccmaande de vitesse de déplacement est connecté à un transducteur de signal de broche. 40 7) Système de commande numérique suivant l'une des 71 33876 8 21078*2 revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les sorties des portes à coincidence sont reliées au générateur de signal de commande de vitesse de déplacement par l'intermédiaire d'une porte OU inclusive. 5 8) Systeme de commande numérique suivant les reven dications 1 et 5, caractérisé en ce que les sorties des comparateurs sont connectées à une porte de restauration des multivibrateurs. 9) Système de commande numérique suivant la reven-10 dication 1 et l'une des revendications 6-8, caractérisé par des registres supplémentaires d'enregistrement de données spécifiant l'avance de l'outil par tour de broche, et par des interpolateurs supplémentaires raîiés entre les registres supplémentaires et les premiers interpolateurs, le générateur de signal de commande 15 de vitesse de déplacement étant connecté à sa sortie d'une part à ces interpolateurs supplémentaires, d'autre part directement aux unités de commande de déplacement de l'outil le long de chaque axe.