Brevet FR2083660A1 — publié le 19711217

"La présente invention est relative à une commande numérique adaptable conduisant à une optimalisation des performances de la machine outil commandée. Il est bien connu de commander des machines outils à 5 l'aide d'un programme préparé à l'avance et qui comprend entre autre la vitesse de déplacement désirée de 1-'ouvrage le long de sa trajectoire et la vitesse de rotation de l'outil de coupe quand il s'agit d'une fraiseuse. Ces valeurs fixées par le programmeur sont basées sur des hypothèses relatives aux caractéristiques du métal qui doit 10 être travaillé, à l'acuité du tranchant de l'outil de coupe, et aux caractéristiques de la machine. Par nécessité le programmeur doit faire oeuvre de conservatisme dans l'appréciation de ces facteurs, la machine fonctionne donc aux vitesses déterminées par la programmation sans tenir aucun compte des conditions dans lesquelles la cou-15 pe s'effectue réellement. Dans de telles conditions le fonctionnement automatique de la machine-outil peut se révéler sensiblement moins efficace qu'il pourrait être sous la conduite d'un machiniste expérimenté capable d'apprécier les performances de la machine et de modifier des 20 facteurs comme la vitesse de déplacement de l'outil ou de l'ouvrage en vue d'optimaliser l'opération. Par exemple lorsqu'il définit la vitesse de déplacement, le programmeur doit se placer dans le cas du métal le plus dur qui doit être traité avec le programme. Si l'on utilise un métal plus tendre, les vitesses de fonctionnement pour-25 raient être sensiblement accrues par rapport aux valeurs programmées sans réduire les performances de la machine. Inversement un ouvrage peut comporter un passage dur dépassant la limite de dureté envisagée par le programmeur et conduisant à une dégradation rapide de l'outil. • • 30 Dans certains dispositifs de commande on a prévu une intèrvention manuelle si'b'ien'qu'un opérateur peut surveiller l'évolution de 1'opération'dë coupe et intervenir pour modifier les valeurs programmées en vue de l'optimalisation du fonctionnement de la machine. 35 En vue de réduire au minimum l'intervention de l'opé rateur on a prévu des systèmes de commande utilisant des détecteurs des facteurs concernant l'opération de coupe pendant son déroulement qui permettent de modifier les valeurs programmées en vue de parvenir à une optimalisation. 40 la présente invention concerne un système,de commande 71 10779 2 2083660 de l'outil de coupe d'une machine outil dans laquelle la trajectoire de l'outil de coupe est gouvernée par une commande numérique classique et dans laquelle la vitesse de déplacement de l'ouvrage et la vitesse de rotation de l'outil de coupe sont totalement sous le con-5 trôle d'une boucle d'adaptation qui détecte l'effort exercé par l'outil de coupe et ses vibrations et qui contrôle ses vitesses de déplacement et de rotation à l'intérieur de limites de contraintes prédéterminées pour optimaliser l'opération, l'opération peut être optimalisée en accord avec un parmi plusieurs critères dépendant 10 les uns des autres. Par exemple la vitesse d'extraction du métal peut être optimalisée mais au prix d'un sacrifice concernant la vie de l1outil.vD'une manière analogue, si la force avec laquelle l'outil prend contact avec l'ouvrage est augmentée, la vitesse à laquelle l'opération s'effectue croit également mais la durée de vie de l'ou-15 til diminue. Dans un mode de réalisation de l'invention les valeurs maxima acceptables pour des paramètres tels que effort, vibration, charge de coupef vitesse de rotation de broche, vitesse de déplacement et charge de coupe à l'impact, sont introduits dans la 20 'commande en même temps que les valeurs minima.acceptables pour- la charge de coupe et la vitesse de rotation de broche. Ces valeurs peuvent être soit manuellement introduites dans le dispositif avant le commencement du fonctionnement soit décodées à partir de la source d'information avec un dispositif de commande numérique. En partant 25 avec les valeurs minima de vitesse de coupe et de charge de coupe ces paramètres sont augmentés régulièrement de pourcentages prédéterminés jusqu'à ce que les signaux de réaction indiquent qu'une des limites des contraintes supportables a été violée : Suivant la contrainte qui a été violée,, on diminue alors soit la vitesse 30 de rotation de broche, soit la charge de coupe, soit les deux jusqu'à ce que la violation sait éliminée. Puis on modifie à nouveau les deux variables et l'on continue la stratégie. Comme on l'établira ultérieurement cela permet d'optimaliser les valeurs des deux variables. 35 Dans le mode de réalisation qui sera décrit ci-après, on détermine le signal de vitesse de déplacement de la table porte- ouvrage en multipliant la charge de coupe sur un tour de la broche/ par la vitesse de rotation de la broche en tours par minute. On effectue cette multiplication en utilisant la technique de l'analyseur numérique différentiel. On emmagasine 40 la charge de coupe et la vitesse de rotation de broche dans des re- 71 10779 3 2083660 gistres séparés. Le contenu du registre relatif à la charge de coupe est ajouté d'une manière répétitive au contenu d'un second registre et les impulsions de dépassement de capacité de ce second registre qui surviennent à une cadence proportionnelle au contenu du premier 5 registre sont utilisées pour contrôler l'addition du contenu du- registre relatif à la vitesse de rotation de broche au contenu d'un quatrième registre.les impulsions de dépassement de capacité de ce quatrième registre surviennent donc à une fréquence proportionnelle à la fois au contenu du registre relatif à. la charge de coupe et au ^0 contenu du registre relatif à la vitesse de rotation de broche. Ge signal a une fréquence proportionnelle à la vitesse de déplacement désirée de la table porte-ouvrage produite par les composantes individuelles selon les axes de commande de la machine. Pour contrôler la fréquence des trains d'impulsions engendrés pour commander les ^5 interpolateurs associés à chaque axe de déplacement de la machine, les trains d'impulsions à l'entrée de ces interpolateurs sont trans -mis à des circuits qui engendrent des nombres proportionnels au carré de leur fréquence. Ces nombres sont additionnés et comparés au carré du signal, de vitesse de déplacement de la table porte-ouvrage. 20 Le circuit de comparaison est relié par un chemin de réaction aux interpolateurs et contrôle leur vitesse de fonctionnement de manière à maintenir une égalité entre les deux nombres comparés qui viennent d'être définis. Un signal de commande de vitesse de rotation de broche est également engendré directement à partir du contenu du regis-25 tre correspondant. Le dispositif d'adaptation réalise son contrôle sur la vitesse de rotation de broche et sur la vitesse de déplacement de la table porte-ouvrage en agissant sur le contenu- des registres de charge de coupe et de vitesse de rotation de broche. Lorsque la 30 maehine commence à fonctionner et que l'outil est encore éloigné de l'ouvrage, le dispositif d'adaptation détecte la condition du fait des faibles signaux de réaction de couple et de vibration et introduit des valeurs numériques dans les registres de vitesse de rotation de broche qui provoquent une vitesse de déplacement de table 35 relativement élevée déterminée par les réglages correspondant à un impact minimum et une contrainte .minimum, sur" la vitesse de rotation de broche. Dés que l'outil de coupe entre en contact avec l'ouvrage, les. contenus des registres sait modifiés» Ensuite à de brefs intervalles, les contenus des -registres sont augmentes. Le contenu du re-40 gistre de vitesse de rotation de broche est toujours augmenté d'un 71 10779 4 20836:60 pourcentage fixe par rapport à son contenu précédent et le; contenu du registre de charge de coupe est augmenté initialement de la même manière. De cette technique de modification du. pourcentage.résulte 5 un petit accroissement lorsque les valeurs contenues dans les registres sont, faibles et de grands accroissements lorsque le contenu des registres est élevé. Cette technique fournit deux avantages : elle protège contre les dépassements des valeurs fixées comme limites ; elle protège également l'opération de coupe contre des variations ^0 trop abruptes des, valeurs de fonctionnement. Au moment même où le contenu du registre de charge de coupe est augmenté, un registre qui initialement contient le signal de réaction d'effort est augmenté également. Le contenu de ce registre est continuellement comparé à la valeur maximum acceptais de l'effort ^5 pour éviter qu'un nouvel accroissement du contenu du registre de charge de coupe n'intervienne à un moment où l'effort maximum interpolé linéairement par ce circuit serait" dépassé. Cette -technique du contrôle proport.1 oot el permet de calculer le montant de la modification du contenu du registre de charge de coupe de façon à parvenir au voi-20 sinage immédiat de la valeur limite fixée. Ce processus continue jusqu'à ce que l'on soit parvenu à introduire dans les registres de charge de coupe et de vitesse de rotation de broche les "valeurs numériques maxima compatibles avec les limites fixées aux contraintes. Si une limite de contrainte est attein-25 te, le contenu de. l'un ou des deux registres est diminué jusqu'à ce que la violation soit éliminée. De cette manière le système d'adaptation modifie continuellement les valeurs de vitesse de rotation de broche, et de déplacement de table sous le contrôle des contraintes emmagasinées ainsi que des signaux de réaction présents relatifs 3° aux efforts et aux vibrations.de façon à optimaliser le facteur utilisé dans la sélection de la limite des contraintes. Par exemple si 1'opération de coupe rencontre une section plus dure de l'ouvrage, l'accroissement- résultant de l'effort dépasse le maximum autorisé et amène -Une diminution immédiate du contenu du registre de charge 55 de coupe ce qui réduit la vitesse de déplacement dé la table porte ouvrage jusqu'à ce que l'effort réel ne dépasse plus le maximum autorisé. Des tactiques d'adaptation semblables sont provoquées par d'autres conditions rencontrées durant le - fonctionnement et elles contribuent également à optimaliser la vitesse-de rotation de 1s broche et 40 la -vitesse de déplacement de la table porte-ouvrage dans"la limite 71 10779 5 2083660 des contraintes permises. 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 : 5 - la figure 1 est un schéma-bloc d'une commande numérique pour une fraiseuse incorporant le contrôleur d'adaptation de la présente invention 'r ' - la figure 2 est un schéma-bloc du contrôleur d'adaptation - la figure 3 est un schéma-bloc de la logique de straté-10 gie qui fait partie du contrôleur d'adaptation ; - la figure 4 est un schéma-bloc de la commande de modification de la vitesse de rotation de broche qui fait partie du contrôleur d'adaptation ; - l'a figure 5 est un schéma-bloc de la commande de modi-15 fication de charge de coupe qui fait partie du contrôleur d'adaptation ; - la figure 6 est un schéma-bloc du générateur de signaux de vitesse de déplacement de la table porte-ouvrage qui fait partie du contrôleur d'adaptation ; 20 - la figure 7 est un schéma-bloc de la logique IPM qui fait partie du contrôleur d'adaptation ; - la figure .8 est un schéma-bloc d'un registre de calcul du carré d'un nombre qui fait partie de la logique IPM ; et - la figure 9 est un graphique illustrant le mode de fonc-25 tionnement avec adaptation du système suivant la présente invention. On décrit la commande numérique adaptable suivant l'invention en.liaison avec une fraiseuse 10 ayant un outil de coupe 12 entrainé en rotation par une broche 14- la position d'un ouvrage 16 par rapport à l'outil de coupe 12 est prévue pour être commandée sui-30 vant trois axes formant un trièdre trirectangulaire. la commande de la position de l'ouvrage 16 est réalisée à partir d'informations numériques contenues par exemple sur une bande magnétique 18. Une tête de.lecture 20 transmet les informations lues à un dispositif d'entrée 22 qui emmagasine temporairement les données 35 et les met sous une forme appropriée pour pouvoir être utilisées par le système de commande. Par exemple elle effectue une conversion de la forme décimal codé binaire sous la forme binaire pur. Ces informations sont transmises à un contrôleur 24 capable d ' engendrer ion nombre de trains d'impulsions égal au nombre d'.axes suivant lesquels 40 l'organe terminal de la machine-outil est commandé en position d'après 71 10779 6 2083660 les données de la bande magnétique 18. Le contrôleur 24 fournit donc trois trains d'impulsions de sortie qui sont transmis respectivement à trois servo-systèmes 26,28,30 capables de déplacer la table porte-ouvrage 16 par rapport.à l'outil de coupe 12 respectivement 5 suivant trois axes X, Y et Z. Chaque impulsion correspond par exemple à un déplacement élémentaire de 2,5-10 ^mm. Le système tel qu'il vient d'être décrit est classique et bien connu du technicien. La présente invention ajoute à ce système classique un con-10 trôleur d'adaptation 32 qui permet de plus de contrôler la vitesse à laquelle le contrôleur 24 émet ses trains d'impulsions en accord avec des signaux de réaction prélevés sur le processus opératoire et en accord avec des limites de contraintes préétablies. Préalablement à tout fonctionnement dé la machine, le contrôleur 32 reçoit 15 des informations relatives à l^opération de coupe projetée d'une u-nité d'entrée manuelle de limites de contraintes 34 et /ou de la bande 18 par l'intermédiaire de la tête de lecture 20 et d'une ligne 36. Pendant le fonctionnement de la machine le contrôleur d'a-daption 32 reçoit des signaux de détecteurs 38 associés à la machi-20 ne. Ces signaux sont : la valeur de l'effort transmise par un conducteur 40 et la valeur de la vibration transmise par un conducteur 42. Le contrôleur d'adaptation reçoit par des conducteurs 64,66 et 68 les trois mêmes signaux qui .sont transmis par le contrôleur 24 aux servo-systèmes 26,28,30 réglant les déplacements respectifs sui-25 vant les axes X,Y,Z. Basés sur les valeurs limites admises pour les contraintes et les valeurs fournies par les détecteurs 38 et le contrôleur 24, le contrôleur d'adaptation 32 engendre les signaux de commande de-vitesse de rotation qui sont transmis à la broche 14 par un conducteur 44 et les signaux de commande de déplacement de l'ou-30 vrage qui sont transmis au contrôleur 24 par 'un conducteur 46. Ces signaux qui sont régulièrement réglés pendant le fonctionnement de la machine commandent la vitesse de rotation de la broche 14 et par l'intermédiaire du contrôleur 24, la vitesse de déplacement de l'ouvrage 16 par rapport à l'outil de coupe 12. Les modifications sont 35 faites de façon à optimaliser la vitesse de déplacement et la vitesse de rotation dans les limites des contraintes acceptées pour le système. L'organisation interne du contrôleur d'adaptation 32 est représentée à la figure 2. Avant la mise en fonctionnement de la 40 machine les limites des contraintes sont emmagasinées dans une uni 71 10779 7 2083660 té 50 soit manuellement par' le conducteur 34 soit à partir de la bande 18 par le conducteur 36, soit des deux manières. Ces signaux sont acheminés vers une unité logique de stratégie 52. Cette unité reçoit aussi les signaux de réaction d'effort et de vibration en provenance 5 des détecteurs 38 par les conducteurs 40 et 42. Elle reçoit encore des signaux de commande de vitesse-de déplacement d'ouvrage, de vitesse de rotation de broche et de charge de coupe par des conducteurs respectifs 55»56 et 57 provenant d'un générateur 58 de vitesse de déplacement d'ouvrage. En se basant sur tous ces sigirnx l'unité logique ^Ocle stratégie 52 détermine la stratégie qu'il convient de suivre dans la modification des vitesses de déplacement et de rotation afin d'assurer l'optimalisation du fonctionnement de la machine. Cette stratégie est basée sur des comparaisons entre les limites des contraintes acceptables et les signaux de fonctionnement réels.. Cette stratégie 1 5 comprend trois grandes-classes : 1) il existe un entrefer et aucune violation de contrainte, l'outil de coupe n'est pas au contact de l'ouvrage. Les vitesses de déplacement et de rotation doivent être réglées à des valeurs élevées amenant l'outil de coupe au contact de l'ouvrage avec la force d'im- 20 pact maximum qui puisse être tolérée. 2) Pas de" violation de contrainte et pas d'entrefer. L'gu til est entré en contact avec l'ouvrage et aucun dépassement des limites assignées, aux contraintes. Les signaux de charge de coupe et de vitesse de rotation de broche doivent être augmentés. 25 3) il y a violation de limite de contrainte. Le signal de charge de coupe ou le signal de vitesse de rotation ou les deux doit (doivent) être réduit (s). l'unité" logique de stratégie 52 exerce un contrôle sur une unité 54 appelée unité de commande de modification sur-, les registres 30 cle charge de coupe et de vitesse de rotation. Cette unité de modification 54 exerce un contrôle direct sur le générateur 58 de vitesse de déplacement en modifiant le contenu des registres de charge de coupe et de vitesse de rotation de broche qui se trouvent dans le générateur 58. Ces modifications sont faites au début d'intervalles 35 de temps très courts appelés échantillons. L'unité 54 modifie la vitesse de rotation de broche d'un pourcentage fixe du contenu du registre correspondant pendant chaque période d'échantillonnage. La charge de coupe est modifiée d'un pourcentage fixe aussi longtemps qu'il-n'y a pas"violation d'une des- limites de contrainte, après 40 quoi au contraire le processus d'accroissement est arrêté. 71 10779 8 2083660 le générateur 58 de vitesse de déplacement multiplie les facteurs numériques contenus dans ses deux registres pour engendrer un signal de vitesse de déplacement prenant la forme d'un train d'impulsions qui est transmis par un conducteur 60 à une logique 62 5 dénommée IPM (inches par minute). la logique IPM 62 reçoit le signal de vitesse de déplacement sur le conducteur 60 en même temps que les trains d'impulsions de commande relatifs aux axes XTZ sur les conducteurs 64,66 et 68. D'après ces signaux la logique IPM engendre sur le conducteur 46 un 10 signal qui contrôle la vitesse de fonctionnement des interpolateurs contenus dans le contrôleur 24. levcontenu du registre de vitesse de rotation de broche du générateur 58 est transmis à un générateur 70 de vitesse de rotation de broche qui est un convertisseur numérique-analogique qui engendre -j ^ une tension ayant une amplitude proportionnelle au nombre contenu dans le registre et qui est transmise à la broche 14 par le conducteur 44. les valeurs limites des contraintes qui peuvent être initialement introduites dans la machine sont les suivantes : 20 (l) effort maximum autorisé (T-max) ' (2) vibration maximum tolérée (A-max) (3) charge de coupe maximum tolérée (f-max) (4) vitesse de rotation de broche maximum permise (V-max) (5) vitesse de déplacement maximum permise (F-max) 25 (6) charge de coupe minimum (f-min) (7) vitesse de rotation d«* broche minimum (V-min) (8) charge de coupe à l'impact (f-impact) Ces valeurs sont introduites dans la machine sous une forme décimale à partir de commutateurs d'entrée et l'unité d'emmagasinage 50 50 convertit ces valeurs sous forme binaire pour permettre leur utilisation par la machine. La figure 3 illustre l'unité logique 52 de stratégie, ses entrées et les classes de ses sorties. En plus des huit entrées relatives aux limites des contraintes, des entrées de réaction et des 55 trois entrées en provenance du générateur 58, l'unité 52 reçoit sur une entrée supplémentaire un signal d'effort minimum (I min) quand l'appareil est couplé à la machine 10 et qui normalement reste inchangé . Tant qu'il n'y ~a pas violation de—limite de eontra-inxe l'uni-40 té logique de stratégie 52 adresse deux .signaux à la commande de mo 71 10779 9 2083660 dification 54 l'invitant à accroître la charge de coupe et la vitesse de rotation de broche. Si la limite de contrainte "charge de coupe maximum" est violée, la commande de modification 54 reçoit l'intruction d'augmenter la 5 vitesse de rotation de broche mais de ne pas augmenter l'autre signal. Si c'est la vitesse maximum de rotation qui est violée, la commande de modification 54 reçoit des instructions inverses des précédentes. lorsqulil y a violation de l'effort maximum autorisé sans violation de la charge de coupe minimum, l'instruction est de réduire la 10 charge de coupe. Lorsqu'il y a violation relativement soit à la vibration soit à la vitesse de déplacement sans violation de la vitesse minimum de rotation de broche, l'instruction est de réduire la vitesse de rotation de broche. On notera que sur la base des instructions emmagasinées re-15 lativement aux limites .des contraintes, il est possible que l'on ait atteint la charge de coupe maximum tolérée et que l'instruction d'augmenter la vitesse de rotation de broche soit maintenue et inversement que la vitesse de rotation de broche maximum permise soit atteinte et que ■l'instruction-d'augmenter la charge de coupe soit maintenue. Seule 20 une violation de la limite maximum soit de l'effort, soit de la vibration, soit de la vitesse de déplacement empêchera le maintien de l'instruction d'accroître simultanément la vitesse de rotation de broche et la charge de coupe. Une violation de l'effort maximum est la seule condition entraînant l'instruction de réduire la charge de coupe et seu-25 les des violations concernant soit la vitesse de déplacement, soit les vibrations entraîneront l'instruction de réduire la vitesse de rotation de broche. Une troisième classe de signaux est fournie par la logique de stratégie 52 lorsque l'effort réel tombe au dessous de T-min ce qui 30 indique.qu'un entrefer existe entre l'outil de coupe et l'ouvrage. Dans ce cas les registres de charge de coupe et de vitesse de broche sont réglés immédiatement respectivement sur f-impact et V-min ce qui implique ion déplacement de l'ouvrage à la vitesse maximum permise pour approcher de l'outil de coupe dans l'air. 35 les corrections que la commande provoque lors des violations des différentes contraintes et l'effet qui résulte pour le fonctionnement de la machine des corrections apportées sont résumés dans le tableau suivant : Violation Correction Effets. 40 réduire la charge - réduit la déviation de 'l'outil 71 10779 2083660 de coupe A-max. modifier la vitesse de rotation de broche 5 f-max. ' éviter une augmentation ultérieure de la charge de coupe 10 f-min. éviter une diminution subsé-\ quente de la charge de coupe. 15 F-max. réduire la vitesse de déplacement et la vitesse de rotation de broche. - réduit la probabilité de bris de l'outil, - accroît la durée de vie de l'outil. - limite le broutage de l'outil. - améliore le fini de surface - augmente la durée de vie de l'outil - réduit la vitesse de déplacement pour un effort faible ou des coupes de fini. - contrôle le fini de surface. -introduit une vitesse minimum d'enlèvement du métal et évite un sous-débit. - réduit les vitesses de déplacement au maximum permis. - augmente le durée de vie de l'outil. 20 V-min. éviter une réduction ultérieure de la vitesse de rotation de broche. évite un fini de surface médiocre et protège le .moteur de la broche. 25 Y-max. éviter une augmentation ultérieure de la vitesse de rotation de broche. évite une vitesse excessive d'usure de l'outil et le durcissement du travail. 30 T-min introduire la vitesse de déplacement correspondant à 1'impact. - réduit le temps de coupe dans l'air qui est absent du programme. 35 La co;^..ar-de de modification 54 comprend essentiellement deux sections : la section 54 A illustrée à la figure 4 comme contenant la commande relative à la vitesse de rotation de broche et la section 54 B,illustrée à la figure 5 comme contenant la commande de charge de coupe. Ces deux sections reçoivent leurs instructions de l'unité 71 10779 2083660 logique 52 de stratégie illustrée à la figure 3, et elles agissent sous la commande de ces instructions pour modifier le contenu des registres de vitesse de rotation de broche et de charge de coupe qui .sont contenus tous deux dans le générateur 58 de vitesse de déplace-5 ment mais qui ont toutefois été représentés sur les figures 4 et" 5 comme faisant partie de la commande de modification dans un but de clarté de la description. la commande de modification de vitesse de rotation de broche 54 A (figure 4) agit pour augmenter eu diminuer le contenu 1 o du registre 80 sous la commande des instructions en provenance de la logique de stratégie 52. Le registre 80 peut être une ligne à retard magnétostrictive ou un registre à décalage à flip-flops. La modification du contenu du registre 80 survient à intervalles de temps réguliers sous la commande de signaux d'horloge provenant d'une base 15 de temps 82. Oes signaux d'horloge qui définissent une période d'é-chantillonage sont engendrés lorsqu'une modification précédente a été faite si" bien que les valeurs mesurées par les détecteurs sont celles provoquées par les nouvelles valeurs de vitesse de déplacement et de vitesse de rotation de broche, et alors que la broche a fait 20 au moins une révolution complète. L'exigence que la broche ait fait une révolution complète est dictée par le fait que l'outil peut avoir une certaine course autre que deux angles de coupe et qu'elle ne soit pas parfaitement uniforme. Par conséquent il faut au moins une révolution complète de la broche pour être à même de mesurer avec préci-25 sion la valeur maximum du couple sur l'outil. Cette période d'échantillonnage peut être de l'ordre de cent micro-secondes. Pendant chaque période d'échantillonnage, le contenu du registre 80 de vitesse de rotation de broche est modifié approximativement de 1,6 pour cent. Le registre 80 est un registre binaire 30 de longueur égale à dix chiffres binaires. Il peut donc contenir tout nombre jusqu'à 1023. Le processus de modification du contenu du registre 80 comprend d'abord l'entrée du contenu du registre 80 dans un registre de commande de pourcentage 84 d'une longueur également de dix chiffres binaires. Ce registre de commande de pourcentage 84 35 est une ligne à retard à recirculâtion qui fait circuler continuellement son contenu à l'intérieur d'une boucle fermée comportant un soustracteur 86 et un détecteur de zéro 88." Pour modifier le contenu du registre 80 de 1,6 pour cent, le contenu du registre de pourcentage 84 qui est initialement égal à celui du registre 80 circule conti-40 nuellement à l'intérieur de la boucle fermée décrite ci-dessus et 71 10779 12 2083660 à chaque tour, un "un" binaire est soustrait du cinquième, étage du registre. Ceci équivaut à soustraire le -nombre 16 du contenu du registre. Si le registre à l'origine ne contenait que des "uns";69 soustractions successives sont nécessaires pour réduire le contenu 5 du registre de pourcentage 84 à zéro ; si le contenu initial est inférieur, un nombre moins grand de recirculations et de soustractions. est.évidemment nécessaire. La. condition où il ne reste plus que des zéros est observée par le. détecteur de zéros 88. Simultanément à chaque.soustraction effectuée sur le contenu du registre de 10 pourcentage 84, un "un" est soit ajouté soit retranché à l'étage le moins significatif du registre de vitesse 80, selon que la vitesse de.rotation de broche doit être soit augmentée soit diminuée. Ceci s'effectue sous le contrôle d'un registre d'accroissement de vitesse 90 qui fournit-une impulsion- unique à une unité logique 92 d'addi-15 tion/soustraction et qui. simultanément envoie une impulsion de soustraction au soustracteur 86. L'unité logique 92 ajoute ou retranche une impulsion au contenu du registre de vitesse 80 suivant l'instruction reçue de l'unité logique de stratégie 52. Ce processus de modification s'arrête quand le détecteur de zéro 88 avise que le contenu du 20 registre.de pourcentage 84 a totalement disparu. A ce moment là le contenu du registre de vitësse.de rotation de broche 80 a été modifié de 1,6 pour cent. L'accroissement du contenu" du registre 100 (Figure 5) de charge de. coupe sous la commande de l'unité de modification 25 54B s'exécute d'une manière différente et plus complexe. Puisque la charge de coupe est reliée à l'effort d'une manière généralement linéaire, on effectue une interpolation linéaire à la fois de l'effort et de la charge de coupe pour parvenir à la charge de ooupe nécessitée pour avoir un effort maximum. Pour .éviter des variations subites 30 de charge de coupe, la modification est toutefois limitée à son extrémité supérieure par une modification de 3,2 pour cent du contenu initial du registre de charge de coupe 100 en utilisant une technique de contrôle du pourcentage semblable à celle précédemment employée. Par conséquent, dans une, opération normale, la charge de 35 coupe est augmentée de 3,2 pour cent, durant chaque période d'échantillonnage jusqu'à ce que l'effort maximum soit atteintCet effort est normalement atteint au cours d'une période d'accroissement et l'accroissement est immédiatement arrêté en ce point, au lieu de le poursuivre jusqu'au-pourcentage de-3,2. 40 Lorsque la. logique 52 de stratégie adresse une ins 71 10779 15 2083660 truction de■diminution, la commande en pourcentage ne fonctionne pas et une diminution proportionnelle de la charge de coupe intervient pendant la période d'échantillonnage suivante. Pendant les augmentations et les diminutions du con-5 tenu du registre de charge de coupe 100, un registre d'effort 104 est pareillement modifié d'une manière linéaire pour déterminer les modifications de l'effort d'une manière interne, sans faire intervenir le signal de réaction en effort qui est légèrement retardé. Au début d'une période d'échantillonnage, le conte-10 nu du registre de charge de coupe 100 est transféré à un registre de commande de pourcentage 102 et le chiffre de l'effort actuel est emmagasiné dans un registre d'effort 104. Ces trois unités sont des registres à décalage et à recirculation. Le contenu du registre de charge de coupe 100 passe 15 régulièrement dans un additionneur 106 qui reçoit également le contenu d'un registre de reste de charge de coupe 110 à recirculation. Le contenu du registre d'effort 104 passe régulièrement dans un additionneur 108 qui reçoit également le contenu d'un registre de reste d'effort 112 à: recirculation. Au moyen de l'additionneur 106, le con-20 tenu du registre 100 est régulièrement ajouté au contenu du registre de reste 110. De même, au moyen de l'additionneur 108, le contenu du registre 104 est régulièrement ajouté au contenu du registre de reste 112. Le conducteur qui mène de la sortie de l'additionneur 25 106 au registre de reste de charge de coupe 110 passe par un détecteur de dépassement de capacité 114 qui détecte les dépassements du registre 110. A chaque fois qu'une de ces impulsions de dépassement survient, le registre de charge de coupe 100 voit son contenu augmenté ou diminué d'un "un". Ce résultat est obtenu au moyen d'une unité de 30 contrôle d'accroissement 116 qui reçoit l'impulsion de sortie du détecteur de dépassement de capacité 114 et fournit une impulsion à une unité logique d'addition/soustraction 118. Cette unité logique 118 reçoit ses instructions de la logique de stratégie 52 qui lui indique si le contenu du registre de charge de coupe 100 doit être 35 augmenté ou diminué,et suivant l'instuction reçue elle ajoute un "un" ou le retranche au contenu du registre 100." D'une manière analogue le conducteur qui mène de la sortie de l'additionneur 108 au registre de reste d'effort 112 passe par un détecteur de dépassement de capacité 120. Les dépassements de 40 capacité du registre de resté d'effort 112 sont donc détectés et uti 71 10779 14 2083660 lises pour augmenter ou diminuer le contenu du registre d'effort 104 sous le contrôle d'une unité logique 122 d'addition/soustraction qui reçoit les mêmes signaux que l'unité 118 de la logique de stratégie 52. Si la charge de coupe doit être augmentée, un "un" est a-5 jouté au contenu du registre d'effort 104 chaque fois qu'un dépassement est détecté par le détecteur 120, et de la. même manière un "un" est soustrait du registre d'effort 104 lors de l'apparition d'un dépassement si le contenu du registre de charge de coupe doit être réduit. De cette façon les contenus des registres de charge de coupe 10 100 et d'effort 104 sont modifiés proportionnellement à leurs contenus. Cette interpolation linéaire fournit une valeur d'effort qui est sur la ligne droite représentant les variations de l'effort en fonction de la charge de coupe. Comme on l'-a noté lorsque la charge de coupe doit 15 être augmentée, la modification qui intervient au cours de chaque période d'échantillonnage est limitée à 3,2 pour cent de la valeur précédente de charge de coupe. Ceci est obtenu par l'intermédiaire du registre de contrôle de pourcentage de charge de coupe 102 dont le contenu recircule continuellement à l'intérieur d'une boucle fer-20 mée comportant un soustracteur 124 et un détecteur de zéro 126." Chaque fois que la commande d'accroissement de charge da coupe 116 provoque une modification au contenu du registre 100, .une impulsion est transmise au soustracteur 124 qui soustrait une impulsion du sixième étage le plus significatif du registre de contrôle de pourcentage 102 à 25 dix chiffres. Par conséquent après 32 soustractions le contenu du registre de contrôle de pourcentage 102 est ramené à zéro et cet état de fait est détecté par le détecteur de zéro 126 qui transmet un signal à une commande de départ-arrêt 128 pour arrêter toute modification ultérieure du registre de charge de coupe 100 pendant la 30 présente période d'échantillonnage. Au commencement de la période d'échantillonnage suivante une impulsion en provenance de la base de temps 82 dirigée vers la commande de départ-arrêt 128 provoque le démarrage d'un, autre cycle d'accroissement ou de diminution. la valeur contenue dans le registre d'effort 104 35 est continuellement comparée à la valeur T-max à l'aide d'un compara-rateur 130. Si le contenu du registre 104 atteint la valeur T max pendant un cycle d'accroissement, un signal est transmis du comparateur 130 à la commande de dêpart-arrêt 128 mettant fin à tout accroissement pendant la période d'échantillonnage présente. Si par contre 40 le registre de charge de coupe 100 doit voir son contenu diminuer 71 10779 15 2083660 pendant une période d'échantillonnage durant laquelle I-max est atteint, la diminution continue. La fonction essentielle du générateur de vitesse de déplacement 58 qui est illustré à la figure 6 est d1 engendrer réelle-5 ment les signaux de vitesse de déplacement d1 ouvrage et de vitesse de rotation de broche. Puisque la charge de coupe est définie comme un déplacement par tour la vitesse de déplacement d'ouvrage est le produit de la charge de coupe par la vitesse de broche, le ^cnsre-teur 58 effectue cette multiplication. Il y parvient par interpolait) tion du contenu du registre de charge de coupe par un procédé du type analyseur numérique différentiel si bien que l'on obtient un train d'impulsions ayant une fréquence proportionnelle au contenu du registre. Les impulsions de ce train agissent comme des commandes d'addition pour l'interpolation du contenu du registre de vitesse de 15 rotation de broche si bien que les impulsions de dépassement en provenance du processus d'analyseur numérique différentiel appliqué à la vitesse de rotation de broche surviennent à une vitesse proportionnelle au produit du contenu du registre de charge de coupe et du registre-de vitesse de rotation"de broche. 20 Le registre de charge de coupe 100 et le détecteur.de dé passement 114 qui faisaient partie de la figure 5 se retrouvent à la figure 6. Un oscillateur de commande d'addition de charge de coupe 140 envoie des impulsions à l'additionneur 106 qui provoquent l'addition du contenu du registre de charge de coupe 100 à recirculation 25 continuelle au registre de reste de charge de coupe 110. Ces commandes d'addition sont utilisées également dans le processus de commande proportionnelle de charge de coupe dans la commande de modification 54. Les dépassements de ces additions sont détectés par le détecteur 114 qui fournit une impulsion de sortie à chaque fois qu'un 30 dépassement se produit. Ces dépassements se produisent donc à une vitesse proportionnelle au contenu du registre de charge de coupe multiplié par la fréquence de l'oscillateur 140. Le train d'impulsions du détecteur de dépassement 114 est transmis à un autre additionneur 142 qui reçoit- continuellement; 35 "le contenu du registre 80 de vitesse de rotation de broche à recir-culation, et qui additionne le contenu de ce registre 80 au contenu du registre de reste 144 de vitesse de rotation dë broche à recirculation à chaque fois qu'il reçoit une impulsion de dépassement. Les dépassements de capacité" du registre de reste 144 «ont détectés par 40 un détecteur 146 qui émeu à chaque fois Une impulsion de sortie. Par 71 1.0779 16 2083660- conséquent le signal â la sortie du détecteur de dépassements 146, est un train d'impulsions dont le nombre est proportionnel au contenu du registre de charge de coupe 100 et du registre de vitesse de rotation de broche 80 et par conséquent à leur produit. Ce signal 5 de sortie sur le conducteur 60 est transmis à un convertisseur impulsions-numérique 148 relié à la logique de stratégie 52. le signal sur cette entrée de la logique de stratégie 52 représente le signal réel de vitesse de déplacement d'ouvrage. Les contenus du registre de charge de coupe 100 et du registre de vitesse de rotation de bro-10 che 80 sont transmis à la logique de stratégie 52. le contenu du registre de vitesse de rotation de broche 80 est transmis également au générateur de vitesse de rotation de broche 70 qui est un convertisseur numérique analogique qui transmet une tension de commande appropriée par le conducteur 44 à la broche 14. 15 la vitesse résultante instantanée de l'outil de coupe par. rapport à.l'ouvrage est égale à. la racine carrée de la.somme des carrés des trois vitesses composantes le long des trois axes du triè-dre trirectangle de la machine. Puisque la fréquence du train d'impulsions commandant la vitesse de déplacement qui est transmis par 20 le conducteur 60 est proportionnelle à la vitesse résultante dé'sirée de l'outil de coupe par rapport à l'ouvrage, et puisque les vitesses réelles suivant chacun des trois axes sont proportionnelles aux fréquences des trains d'impulsions respectivement transmis par le contrôleur 24 aux servo-mécanismes 26,28 et 30-des axes X,Y,Z, le mou-25 vement résultant de l'outil de coupe se produira à la vitesse commandée lorsque la fréquence du train d'impulsions sur le conducteur 60 sera égale à la racine carrée de la somme des -carrés des fréquences des trains d'impulsions sur les conducteurs 64,66 et 68. On peut encore dire : le carré de la fréquence du train d'impulsions sur le 30 conducteur 60 doit être égal à la somme des carrés des fréquences des trains d'impulsions sur les conducteurs 64,66 et 68 pour que le mouvement se produise-à la vitesse commandée. La logique IPM 62 reçoit des trains d'impulsions des conducteurs 60,64,66 et 68 et fournit un signal de sortie au contrôleur 24 sur le conducteur 46 qui mo-35 difie la vitesse à laquelle sont engendrés les trains d'impulsions pour les axes X,Y et Z de façon à.maintenir l'égalité. figure 7- -Le train.d'impulsions .du conducteur 60 est transmis à un registre de carrés 200 qui engendre une série de nombres binaires 40 dont la somme est égale au carré du nombre d'impulsions reçues, la L'organisation de là logique IPM 62 est illustrée à la 71 10779 17 2083660 ■ nature de ce dispositif sera précisée à l'aide de la figure 8. De la même manière les trains d'impulsions de commande pour les axes Z Y et Z sont transmis respectivement par les conducteurs 64,66 et 68 à trois registres de carrés"202,204 et 206. Les nombres engendrés par 5 ces registres *202,204 et 206 sont transmis simultanément à un additionneur 208 dont la sortie est reliée à un comparateur 212 qui soustrait le nombre reçu de celui fourni par le registre 200. Aussi longtemps que les signaux à la sortie du registre 200 sont supérieurs à ceux à la sortie de l'additionneur 208, des signaux de commande de 10 qualification sont transmis à un générateur de commande d'addition 214 transmettant à son tour des impulsions au contrôleur 24 qui in-'Çitent -e dernier à engendrer les trains d'impulsions pour les axes •lï et Z. Comme on l'a déjà dit le contrôleur 24 fonctionne sur le 15 principe d'un analyseur numérique différentiel et les signaux de sortie du générateur 214 sont-des commandes d'addition amenant le contrôleur à ajouter le contenu des trois registres primaires, à celui de leurs registres de restes respectifs. A chaque instant, où le signal à la sortie de l'additionneur 208 est égal au signal à la sortie du 20 registre de carrés 200, le comparateur 2T2 envoie un signal au générateur de commande d'addition 214.lui enjoignant de s'arrêter. De cette manière, le générateur de commandé-d'addition 214 fournit des impulsions de sortie tant, que un nombre suffisant d'impulsions est reçu par le registre de carrés "200 sur son fil 60 pour amener son 25 signal dé sortie à dépasser celui de l'additionneur 208.Avec cette manière d'agir en boucle férmée une égalité est maintenue entre les contenus des deux registres ce qui assure que le déplacement résul-- tant actuel se"fait à la vitesse commandée par le' contrôleur d'adaptation 32. - . 30 - 'A un certain moment l'es registres de carrés 200,202, 204,206' sont pleins. Ils sont alors vidés simultanément et le processus précédent recommence. L'opération qui consiste à vider les registres peut introduire une faible erreur dans les commandes d'addition, mais cette erreur -peut être réduite en accroissant la capa-35 cité des registres. La figure 8 représente la structure interne de l'un 200 des quatre registres identiques. 200, 202,204 et 206. Les impulsions parvenant par'le conducteur 60 pénétrent dans un compteur 220. Simultanément, le -contenu de ce compteur, après addition de chaque 40 impulsion, est décalé drune position binaire sur la gauche par une 71 -10779 18 2083660 unité 222, ce qui revient à multiplier la quantité contenue dans le compteur d'impulsions par un facteur deux, puis un "un" est soustrait à la quantité décalée par un soustracteur 224. Ce "un" est la même impulsion qui était entrée dans le compteur par le conducteur 60. Le 5 signal sur la sortie du soustracteur 224 est constitué par me série de nombres qui sont transmis au comparateur 212. La somme des nombres fournis au comparateur 212, après que n impulsions ont parcouru le conducteur 60 est égale à n -, Ce système ajoute la quantité (2n-l) au comparateur 212 pour chaque impulsion reçue, dans laquelle n est 10 le rang de l'impulsion. Comme on,le voit ci-dessous la somme des nom- 2 bres reçus par le comparateur 212 est égale à n . v n(compteur 220) (2n-l) x? 0 0 0 15 1 1 0 + 1 — 1 2 3 1+3=4 3 5 4 + 5 = 9 4 7 3 + 7 = 16. 5 9 16 + 9 = 25 20 L'opération réalisée se traduit mathématiquement par l'égalité : n A =2^ (2n-l) n =1 c'est une progression arithmétique. En appliquant la formule qui donne sa somme on a : somme = nombre de termes (1er terme + dernier terme) 2 30 r 1 ? A = rt [l + (2n-l)J= n La figure 9 illustre un mode typique de fonctionnement du contrôleur d'adaptation en vue d'optimaliser le fonctionnement de 35 la machine-outil. La vitesse de rotation de broche étant portée en abscisses et la charge de coupe en ordonnées, les valeurs minimum et maximum de vitesse de rotation de broche et de charge de coupe délimitent une surface à l'intérieur de laquelle travaille la machine. L'effort maximum est à peu près parallèle au maximum de charge de coupe. Il peut se trouver soit au dessus, soit au dessous. Cela 40 dépend de plusieurs autres facteurs. A la figure 8 il est représenté 25 v oo t 19 2083660 par une ligne interrompue située au dessous de f-max et par conséquent limitant à son tour le champ- d'action de la machine. F-max qui varie en fonction de la charge de coupe et de la vitesse de rotation de la broche peut aussi limiter le champ d'action de la machine. mençant avec les valeurs minimum de la vitesse de rotation de broche et de charge de coupe qui interviennent dès que l'outil de coupe entre de broche , au contact de l'ouvrage, la charge de coupe et la vitesse de rotatiai/ augmentent toutes deux d'abord pendant chaque période d"échantillon-10 nage, en pourcentage. Lorsque la ligne V-max est franchie, la vitesse de rotation de broche ne croit plus mais la charge de coupe continue à croître pendant chaque période d'échantillonnage. Lorsque la ligne F-max est franchie, on diminue la vitesse de rotation de broche et la 'charge de coupe jusqu'à ce que la violation soit corri-15 gée. Puis ces deux valeurs sont de nouveau augmentées en pourcentage. Il en résulte un mouvement de zig-zag le long de la ligne F-max jusqu'à ce que la ligne T-max soit atteinte, après quoi le fonctionnement continue par une oscillation autour de ce point. 20 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. 5 Gomme on le voit par le trait continu sur la figure 8 corn- Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode 71 10779 20 2083660 BETONDICATIOE5 1) Commande numérique pour une machine-outil ayant un outil qui interagit avec un ouvrage et qui comprend : des détecteurs 5 associés à la machine pour mesurer les paramètres relatifs à l'interaction outil-ouvrage et engendrer des signaux représentatifs des valeurs de ces paramètres et un contrôleur adaptable recevant des informations relatives à l'opération que la machine doit exécuter ainsi que des détecteurs pour engendrer une paire de signaux de commande pour la 10 machine, caractérisée en ce que ce contrôleur adaptable comprend : une unité d'emmagasinage des limites des contraintes ; une logique de stratégie reliée aux détecteurs ; une unité de commande de modification modifiant au moins un signal de la paire de signaux de commande pour la machine pendant un-intervalle de temps d'une quantité pro-15 portionnelle à sa valeur au début de l'intervalle ; des générateurs respectifs des signaux de la paire de signaux de commande pour la machine, l'un de ces générateurs ayant des conducteurs de sortie le reliant à des entrées de la logique de- stratégie et une autre sortie reliée à une logique IPM exerçant une servo-commande sur les interpo-20 lateurs commandant le déplacement de l'ouvrage dans la machine, - 2) Commande numérique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de commande de modification comporte : un premier registre emmagasinant une valeur numérique qui est une fonc- . tion de l'un des deux signaux de commande ; un registre de commande 25 de pourcentage relié à la sortie du premier registre et disposé également dans une boucle fermée comportant un soustracteur et un détecteur de zéro, le fonctionnement du soustracteur étant contrôlé par un dispositif de commande d'accroissement relié à une base de temps et une logique d'addition-soustraction qui est reliée à la fois à 30 la logique de stratégie, au premier registre et à la commande d'accroissement. 3) Commande numérique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de commande de modification comporte : un premier registre emmagasinant une valeur numérique qui représente soit 35 une fonction de l'un des deux signaux de commande soit l'une des contraintes ; et un registre de. reste associé à ce premier régis ire par l'intermédiaire d'un additionneur, et d'un détecteur de dépassement. 4) Commande numérique suivant la revendication 3, caractérisée en ce que l'unité de commande de modification comprend une lc- 40 gique d'addition-soustraction entre le détecteur de dépassement et le 71 10779 21 2083660 premier registre, la logique à'addition-soustraction étant connectée également à la logique de stratégie. 5) Commande numérique suivant les revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le détecteur de dépassement est relié à la commande 5 d'accroissement qui est reliée elle-même à la base de temps par "l'intermédiaire d'un dispositif de commande départ-arrêt. 6) Commande numérique suivant les revendications 3—5 caractérisée en ce que la valeur numérique qui est introduite dans le premier ' registre avant sa modification correspond à la contrainte effort ; tO en ce que la sortie de ce premier registre est reliée à un comparateur recevant sur une autre entrée la valeur de l'effort maximum toléré (l-max) et en ce que la sortie de ce comparateur est reliée au dispositif de commande départ-arrêt inséré dans le circuit d'un premier registré relatif à l'un des signaux de commande. 15 7) Commande numérique suivant la revendication 3 caractérisée en ce que les deux parties de l'unité de commande de modification qui sont relatives aux deux signaux de commande sont connectées entre elles comme suit : le détècteur de dépassement de la partie de circuit relative au premier signal est relié à l'additionneur situé entre le 20 registre de reste et le premier registre de la partie de circuit relative au second signal. 8) Commande numérique suivant l'une des revendications précédentes, dans laquelle : la machine outil est une fraiseuse : la paire de signaux commande respectivement la vitesse de déplacement de l'ou-25 vrage et la vitesse de rotation de l'outil de coupe ; l'une des valeurs numériques emmagasinées dans les premiers registres correspond à la charge de coupe tandis que l'autre correspond à la vitesse de rotation de broche, caractérisée : en ce que le signal de commande relatif à la vitesse de déplacement de l'ouvrage -est dérivé en mul-30 tipliant les valeurs numériques à l'aide d'un circuit tel que décrit dans la revendication 7 ; pi ce que l'additionneur de la partie de circuit relative à la charge de coupe est connecté à un oscillateur de commande d'addition et en ce que le premier registre emmagasinant la valeur numérique de la vitesse de rotation de broche est relié 35 par une sortie à un générateur de vitesse de rotation. 9) Commande numérique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la logique IPM comporte : un premier registre de carrés relié à la sortie du générateur de vitesse de déplacement.drouvrage ; un nombre de seconds registre de carrés recevant respectivement les 40 trains d'impulsions de commande d'un servo-système relatif à un axe 71 10779 22 2083660 additionneur connecté en parallèle sur la sortie des seconds registres de carrés ; un comparateur connecté à la sortie du premier registre de carrés et à la sortie de l'additionneur et un générateur de commande d'addition relié entre la sortie du comparateur et un contrôleur qui engendre les trains d'impulsions de commande pour les servo-systèmes commandant les déplacements relativement aux axes. 10) Commande numérique suivant la revendication 9» caractérisée en ce que chacun des legistres de carrés comprend : un compteur d'impulsions et un registre à décalage connectés en série, la sortie du registre à décalage étant reliée à un soustracteur connecté d'autre part à l'entrée du compteur d'impulsions, la sortie de l'étage étant celle du soustracteur.