Brevet FR2086009A1 — publié le 19711231

la présente invention est relative aux systèmes, de commande numérique pour machines-outils et plus particulièrement à un système permettant de commander les déplacements dans une machine-outil ayant plusieurs têtes indépendantes à partir d'une source unique d'infor-5 mation. Les systèmes permettant de commander la position et/ou la trajectoire de l'outil de coupe d'une machine-outil par rapport à l'ouvrage conformément aux informations numériques emmagasinées dans un programme tel qu'une bande magnétique ou perforée ont acquis une lar-10 ge audience au cours de ces dernières années. On rencontre des difficultés particulières quand on veut utiliser un tel système de commande dans le cas d'une machine-outil comportant plusieurs outils indépendants pouvant agir simultanément sur un même ouvrage. Un exemple d'une telle machine est fourni par une fraiseuse verticale ayant 15 une paire d'outils de coupe qui peuvent se déplacer indépendamment le long de jeux d'axes parallèles de la machine. Les deux outils de coupe permettent que des opérations simultanées soient exécutées sur lin ouvrage de façon à accélérer le fonctionnement de la machine. Puisqu'il y a une zone de chevauchement dans les positions que les 20 deux outils de coupe supportés par les deux broches indépendantes peuvent prendre, le système de commande numérique doit fonctionner de façon à éviter que des déplacements se trouvent programmés qui amènent les deux outils à occuper la même position au même instant et par conséquent à entrer en collision. 25 Si l'on utilise deux systèmes de commande numérique complète ment indépendants pour les deux têtes sans synchronisme entre eux, la possibilité de collision ne peut être évitée qu'en prévoyant des trajectoires qui n'interfèrent jamais. On peut améliorer les choses en plaçant les deux programmes sur une seule bande de commande et 30 en utilisant un seul lecteur pour transmettre les signaux à des sections d'utilisation séparées en relation avec les deux têtes. On y parvient en intercalant les commandes pour les deux têtes sur une même bande. Le fait d'intercaler ainsi les commandes fournit un certain degré de synchronisation si bien que le programmeur a une cer-35 taine idée de la positicn dans laquelle chaque outil de coupe doit se trouver et peut ainsi arranger les commandes de façon à éliminer les possibilités de collisions. Cependant avec un tel système, l'opérateur n'est jamais sûr de l'endroit où se trouve chaque broche parce que les commandes indiquent seulement où l'outil de coupe de-40 vrait être et non pas où il est. 71 11472 2 2086009 La présente invention permet d'éviter ces inconvénients. Suivant l'invention le système de commande numérique pour une machine-outil ayant deux broches entraînées indépendamment pour travailler simultanément sur un ouvrage unique, ce système de comman-5 de numérique étant prévu pour contrôler les positions des broches sans collision possible, chaque broche étant associée à un dispositif d'entraînement capable de la déplacer le long de plusieurs axes perpendiculaires entre eux, et à un contrôleur engendrant les signaux de commande du fonctionnement de son dispositif d'entrainement, et un dis-10 positif d'entrée comprenant une bande, est caractérisé : en ce que les commandes pour un déplacement déterminé d'une broche sont groupées de façon à constituer un bloc d'instructions sur la bande d'entrée et précédées d'une adresse identifiant le contrôleur auquel elles sont destinées ; par un lecteur identifiant les adresses et transmet-15 tant les commandes au contrôleur concerné, et par une commande arrêt-départ stoppant le fonctionnement du lecteur lors delà lecture d'une adresse par ce dernier jusqu'au moment où toutes les commandes antérieurement transmises au contrôleur dont l'adresse vient d'être lue ont été complètement exécutées. 20 D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre et qui n'est donnée qu'à titre d'exemple. A cet effet on se reportera aux dessins joints dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un tour-révolver vertical ayant deux broches mobiles indépendantes et un système de commande 25 suivant la présente invention ; - la figure 2 est un schéma bloc du système de commande suivant la présente invention ; et, - la figure 3 est une représentation d'une partie de la bande d'instructions programmée suivant la présente invention. 30 L'aléseuse verticale 10 représentée à la figure 1 est le ty pe de machine outil auquel la commande numérique suivant l'invention s'applique. Elle comporte une table 12 entrainée en rotation autour d'un axe vertical et prévue pour supporter un ouvrage 14. L'ouvrage est disposé sur la table et peut être travaillé 35 par des outils portés par une broche tournante principale 16 et une broche auxiliaire latérale 18." La broche principalè 16 s'étend de haut en bas au-dessus de la table porte ouvrage 12 et peut être déplacée horizontalement suivant des rails 20 représentant l'axe des X. Les rails 20 peuvent glisser le long de rails 22 disposés verticale-40 ment et représentant l'axe des Y. 71 11472 3 2086009 La broche auxiliaire 18 peut se déplacer horizontalement dans une première direction figurant un axe U ainsi que dans une seconde direction perpendiculaire à la première et figurant un axe W. Une machine-outil de ce type est bien connue du technicien. 5 La machine 10 est reliée à un système de commande numérique contenu dans une armoire 24 prévu pour commander les trajectoires de déplacements de la broche principale 16 le long des axes I et Y et de la broche auxiliaire 18 le long des axes U et ¥ de façon à exécuter les opérations prévues sur l'ouvrage 14. Les outils de coupe 10 supportés par les broches 16 et 18 sont capables de se mouvoir suivant des trajectoires le long desquelles ils sont susceptibles d'entrer en collision et c1 est le but de la présente invention de fournir un dispositif de commande qui simplifie la programmation exigée pour éviter de telles collisions. 15 Le programme pour les deux broches de la machine est contenu sur une seule bande de commande numérique 30 (figure 2) qui peut être soit du type magnétique soit du type à perforations. La bande 30 est lue par un lecteur de bande 32 qui engendre des signaux électriques correspondant au codage de la bande et qui sont transmis à un déco-20 deur 34. Le décodeur détermine l'adresse de l'information codée et la transmet soit à un contrôleur X-Y 36, soit à un contrôleur U-W 38. Certains des signaux décodés sont aussi transmis à une commande départ-arrêt 39. Les deux contrôleurs >6 et 38 peuvent être soit du type à 25 contournage qui contrôle la trajectoire de déplacement d'un élément terminal, soit du type pcint-à-pcint qui contrôle seulement les peints d'arrêt successifs d'un élément terminal. De toute manière, le contrôleur 36 fournit des signaux à une paire de servo-moteurs 40 et 42. qui sont montés sur la machine 10 et qui provoquent les déplacements 30 respectifs de la broche 16 suivant les axes X et Y. Ces unités 40 et 42 contiennent également des transducteurs de contre-réaction qui envoient des signaux au contrôleur 36 pour le tenir informé des déplacements au fur et à mesure qu'ils ont été éxécutés par les moteurs. D'une manière semblable le contrôleur 38. fournit des signaux 35 de commande à une paire de servo-moteurs 44 et 46 qui entraînent la broche auxiliaire 18 respectivement suivant les axes U et iv. Des transducteurs associés aux moteurs 44 et 46 informent le contrôleur 38 des déplacements au fur et à mesure qu'ils sont exécutés. Le contrôleur X-Y 36 envoie en outre des signaux au dispe-40 sitif de commande départ-arrêt 39 indiquant si les servo-moteurs 40 71 11472 4 2086009 et 42 ont terminé leur dernier déplacement commandé. Le contrôleur U-W 38 envoie des signaux semblables au dispositif de commande départ-arrêt 39 relativement aux servo-moteurs 44 et 46. La figure 3 illustre une section d'une bande de commande 5 30 telle qu'elle peut être utilisée avec le système de la figure 2. la bande est du type à perforations avec 8 voies longitudinales plus une rangée médiane de perforations permettant l'avancement de la bande à l'aide d'une roue dentée. Une seule commande est constituée par un groupe de perforations réparties selon une suite de lignes trans-10 versales et les commandes forment des blocs successifs 60a,60b,... La bande est lue de gauche à droite et le premier mot de commande dans chaque bloc constitue ce que l'on appelle soit un code "gq5" soit un code"gq6"~. Ce code indique l'adresse à laquelle l'information qui suit dans le bloc considéré doit être transférée dans la machine. 15 Le code ugq5" indique' le contrôleur 36 et le code"gq6" désigne le contrôleur 38. Lorsque le lecteur de bande lit le premier mot d'une nouvelle instruction, le décodeur détermine si c'est un code "gq5" ou "gq6" qui-est reçu pour transférer l'information qui suit au.contrô-20 leur approprié. Les mots suivants à l'intérieur d'un bloc d'instructions peuvent indiquer soit la longueur du déplacement désiré - soit selon l'axe des X, soit selon l'axe des Y, soit la vitesse à laquelle il est désiré que le déplacement soit exécuté. Les mêmes codes peuvent être utilisés pour les mêmes commandes le long des deux axes, le 25 système faisant lui-même les distinctions nécessaires grâce au code précédant le bloc d'instructions dans lequel la commande est contenue. Une fois qu'un code gq5 ou gq6 a été lu par le lecteur de bande et a été transmis à la commande de départ-arrêt 39 var le décodeur 34r le lecteur de bande est arrêté jusqu'à ce que la commande de 30 départ-arrêt 39 reçoive un signal du contrôleur auquel la commande s'adresse indiquant que les servo-moteurs associés ont terminé tous les mouvements commandés antérieurement. Tous les servo-moteurs à boucle fermée comportent des circuits qui détectent cette condition. Lorsque la commande départ-arrêt 39 a reçu un signal du contrôleur 35 dent elle vient de recevoir l'-adresse de la part du lecteur de bande indiquant que les mouvements commandés antérieurement sont achevés, les commandes subséquentes dans le bloc sont lues, décodées, et transmises au contrôleur. Les signaux représentant le mode de coupe, tel que linéaire 40 ou circulaire, et la vitesse de déplacement pour chaque contrôleur 71 11472 5 2086009 sont emmagasinés par ce dernier jusqu'à ce que les signaux suivants du même type soient lus. Lorsqu'une paire de codes "gq5" et "gq6", comme représenté à la partie droite de la figure 3» sont décodés comme se suivant im-5 médiatement, le contrôle constitué par le lecteur de bande 32, le décodeur 34 et la commande de départ-arrêt 39 attend d'abord jusqu'à ce que le contrôleur désigné par le code initial ait terminé ses mouvements antérieurement commandés, puis il lit le second code et attend à nouveau que le second contrôleur lui envoie un signal indiquant 10 que lui aussi a terminé ses mouvements antérieurement commandés. A ce moment là, les deux outils de coupe sont en des points qui sont connus du programmeur. On voit que la présente invention simplifie grandement le processus de programmation puisque la zone d1 incertitude quant aux 15 positions des broches delà machine à chaque instant de la lecture du programme est minimisée ou complètement éliminée. La pau^e dans la lecture de la bande tandis que la machine attend qu'un contrôleur ait terminé un mouvement précédemment commandé peut créer une pause dans une opération de coupe. Si ceci ne peut 20 être toléré pour quelque raison telle qu'une dégradation possible du fini de surface, le programmeur arrangera l'enchevêtrement des blocs de commande sur la bande pour obvier à une telle situation. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation représenté et décrit qui'ne l'a été qu'à titre d'exem-25 pie. Il appartiendrait au technicien d'y apporter de nombreuses modifications sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. 71 11472 6 2086009 REVENDICATIONS 1) Système de commande numérique pour machine-outil équipée de deux outils entraînés indépendamment et prévus pour travailler simultanément sur un même ouvrage, le système de commande servant à commander les positions des deux outils sans collision, chaque outil 5 étant associé à un dispositif d1entrainement susceptible de le déplacer le long de plusieurs axes perpendiculaires entre eux et à un contrôleur- engendrant les signaux de commande du fonctionnement de son dispositif d!entrainement et un dispositif d'entrée comprenant une bande, caractérisé : en ce que les commandes pour un dépla-10 cernent déterminé d'un outil sont groupées et précédées d'une adresse indiquant le contrôleur auquel elles sont destinées ; par un lecteur identifiant les adresses et transmettant les commandes au contrôleur concerné, et par une commande départ-arrêt stoppant le fonctionnement du lecteur après lecture d'une adresse jusqu'au moment où toutes les 15 commandes antérieurement transmises au contrôleur dont l'adresse vient d'être lue ont été complètement exécutées. 2) Système de commande numérique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la commande de départ-arrêt est reliée au lecteur de bande, aux contrôleurs et à un décodeur déterminant l'adres- 20 se de l'information codée en passe d'être lue et l'aiguillant- vers le contrôleur identifié par son adresse.