Brevet FR2152439A1 — publié le 19730427

Ltinvention concerne une commande séquentielle à combinaisons logiques pour machine automatique, la commande étant en cascade dtune opération à autre quand l'ordre automatique est donné, tandis que dans le cas de fonctionnement manuel il stagit d'une commande par un seul bouton, conforme au programme automatique, mais en ncoup par coup", ctest-à-dire avec obligation de relâcher ledit bouton pour obtenir l'autorisation dteffectuer la phase d'opération de rang suivant. Le dispositif conforme à l'invention est de préférence utilisé dans des ensembles de commandes pneumatiques avec des organes adaptés pour un agencement de circuits logiques binaires, la mise en pression signifiant le chiffre 1 et la mise à 11 atmosphère, le chiffre O. On a déjà effectué des montages de circuits séquentiels avec des cascades de bascules bistables et des dispositifs annexes d'annulation et de commande manuelle. Les agencements dtorgani- gramme définissant les montages étaient étudiés d'abord pour la cascade automatique et séparément pour les annulations, avec toutes les sécurités nécessaires pour éviter les fausses manoeuvres, et pour assurer la reprise du cycle en bon ordre. Mais cela conduit à une étude longue et compliquée. En cas de dérangement dans les circuits, la complexité de ces derniers rend les dépannages diff i- ciles. Llinvention élimine ces inconvénients en apportant une grande facilité d'établissement des schémas, avec seulement la nécessité d'établir les connexions d'adaptation au dispositif préétudié. Le montage de ltinvention est économique, car le fonctionnement ne nécessite pratiquement qutune mémoire par phase d'opéra- tion. I1 assure la sécurité par le verrouillage à ltarrêt de toutes les mémoires. La localisation des erreurs de montage ou des dérangements est facile grâce à une simple observation de la position des mémoires. Réalisant une commande séquentielle pour machine automatique avec discrimination des ordres automatiques ou manuels à chaque rang dtopératbn, au moyen dtune succession de bascules bistables ayant deux entrées et deux sorties, chacune des entrées communiquant ou non avec une sortie, et les bascules ayant une première position pour relier la commande à l'organe moteur aller ou retour de l'opération à exécuter, et une seconde position sous le contrôle de organe capteur de fin de course de ltun ou l'autre sens de ladite opération, pour couper la commande dudit organe moteur et autoriser la commande vers organe moteur de rang suivant, ltinvention prévoit que, pour une opération de rang n :: d'une part, le signal de commande de rang n, passant par la première position de la bascule n et autorisé par la seconde position de la bascule de rang n - 1, est validé stil est issu dtun organe donnant le signal nautomatique, ou bien szil est issu d'un organe faisant la somme d'un ordre général de marche manuelle et dtun signal de mise en marche pour l'opération de rang n ; autre part la mise en seconde position de ladite bascule de rang n est autorisée par un relais de coincidence dont le signal est validé quand il reçoit simultanément le signal de fin de course de l'opération de rang n et le signal dtanti-répétition provenant d'un relais traduisant ltalternative suivante : ou bien signal "automatiquen ou bien la coincidence signal général de marche manuelle et signal de relâ- chement manuel du bouton de ltopération concernée, l'ensemble étant combiné de telle sorte que, si le signal automatique est donné, une opération de rang n terminée déclenche l'opération n + 1 et ainsi de suite, et si l'ordre de marche manuelle est donné, chaque opération successive ne peut être autorisée qutune fois, et seulement quand le bouton de l'opération précédente est relâché. Selon une forme de réalisation, il est prévu, pour assurer correctement le début et la fin de la séquence, une bascule bistable de verrouillage et une bascule bistable de préparation agencées ensemble de telle sorte que a) en position verrouillée la bascule de verrouillage envoie un si gnal à toutes les bascules des opérations pour les remettre en première position, b) en position déverrouillée la bascule de verrouillage envoie un signal passant en contrôle dans la première position de la bas cule de rang 1 pour commander organe de la première opération, c) ltun et l'autre desdits signaux sont pris à une sortie de la bascule de préparation qui est en position de les fournir quand elle reçoit la sortie dtun relais de coincidence à deux entrées recevant le signal dtanti-répétition et le signal confirmant le retour en position initiale de toutes les opérations de la sé quence, d) la bascule de préparation prend une seconde position en coupant son signal de préparation sous lteffet de ltune des commandes de la séquence, au plus tard ltavant-dernière, et en établissant un second signal sur rentrée dtun relais de coincidence à deux entrées, la seconde entrée étant venue de la commande de la der nière opération de la séquence, et ledit relais autorisant le mouvement de la dernière opération, e) la bascule de verrouillage est remise en position de verrouil lage par tordre de commande de la dernière opération, une nou velle séquence étant ainsi possible. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description ci-après d'un exemple dtapplication de ltinvention, en référence aux dessins annexés suivants Fig. 1, une représentation schématique dtune bascule à quatre voies et sa commande sur une position, Fig. 2, le symbole correspondant à la figure 1 et utilisé dans la figure 5, Fig. 3, un tableau des séquences dtopérations, Fig. 4, un schéma d'un circuit de combinaison logique des ordres, Fig. 5, un schéma d'ensemble dtune application à une machine comportant cinq vérins avec les séquences montrées à la figure 3. Ltapplication décrite est entièrement composée dtorganes pneumatiques reliés par des canalisations et avec à ltorigine un générateur de pression. Les organes comprennent des boutons de commande, des relais et des bascules à mémoire, tous d'une technique connue. On se limite à indiquer, selon la figure 1, la structure schématisée dtune bascule à mémoire avec sa commande pour ltune de ses positions par un bouton à tiroir, cela pour faire bien comprendre le symbole de la mémoire montrée à la figure 2. Selon la figure 1, dans un cylindre à deux chambres de pression opposées 1 et 2 avec respectivement des arrivées de pressions de commande 3 et 4, se déplacent deux pistons 5 montés en tandem et séparés par un espace 6, formant tiroir sur le milieu du cylindre. Deux arrivées 7 et 8 peuvent être alternativement en communication avec la chambre centrale 6 selon la position droite ou gauche des deux pistons. De même deux sorties 9 ou 10 sont alternativement en communication avec cette chambre. Celle des entrées qui est isolée par le piston droit de la chambre centrale se trouve en communication intérieure par un tiroir Il avec une autre sortie 12 non utilisee. De même la canalisation 10 se trouve alors en communication avec le tiroir 13 et avec une autre sortie 14 qui est à ltatmosphère. La même disposition existe à gauche avec les tiroirs supérieurs 14, la sortie 15 non utilisée, le tiroir inférieur 16 et la sortie 17 à l'atmosphère. La conduite de commande 4 pour le piston droit est relié à un organe à bouton, dont le tiroir 18 est soumis à la pression du bouton 19 et à l'opposé du ressort 20. Le tiroir 18 fait communiquer la canalisation 4 avec la pression de la canalisation P quand le bouton 19 est appuyé, ou avec ltatmosphère quand le bouton est relâché. Ainsi les canalisations non soumises à la pression, qui signifie le signal 1, sont mises à l'atmosphère qui signifie le signal 0. Les relais du dispositif sont des relais donnant les fonctions ET, OU et connus de lthomme de l'art.Selon la figure 2, sont montrés deux carrés accolés qui représentent les deux états de la chambre 6 selon la position des pistons, l'état selon figure 1 étant celui du carré de droite de la figure 2. L'état opposé de la figure 1 serait symbolisé par le carré de gauche avec les communications en pointillé. Ainsi la canalisation 7 est passante vers la sortie 9, tandis que la canalisation 8 est bouchée et que la canalisation 10 est à l'atmosphère, cela quand la canalisation 4 est sous pression. Dans l'état inverse il faut imaginer à la fois le déplacement des pistons sur la figure 1 et le transfert des canalisations 7, 8, 9 et 10 sur le carré de gauche de la figure 2. L'application étudiée comporte cinq vérins pour divers mouvements dtune machine, ces vérins étant successivement mis en action dans un sens ou dans l'autre suivant un certain programme. La figure 3 montre ce programme. Les vérins sont nommés, de bas en haut : A, C, E, G, I. Le mouvement vers la droite de la figure est le mouvement d'aller désigné par A1, C1, E1, G1, I1, le mouvement inverse est le retour des vérins désigné par Ao, Co, Eo, Go, Io. Sur la partie droite du tableau figurent deux colonnes, l'une pour taller désignée en général par 81 l'autre pour le retour So. Les opérations sont dénommées ttpilotagesn avec des symboles Pil 1, Pil 2, etc., leur ordre étant défini par leurs indices dans les deux colonnes S1 et So.Ctest ainsi que Pil 1, Pil 2, Pil 3, Pil 4 sont opérés successivement dans le même sens aller, mais ensuite pil 5 qui suit Pil 4 indique le retour du vérin G, puis Fil 6 indique le retour du vérin E, Fil 7 le retour du vérin C, puis Pil 8 un aller du vérin I, et enfin Pil 9 le retour simultané des vérins A et I. Avant dtexaminer le schéma d'ensemble, il convient de voir par la figure 4 ltélaboration des signaux principaux de commande. Un bouton de commande 21 analogue à celui décrit figure 1 reçoit une entrée de pression P et peut fournir deux signaux symbolisés M ou M selon la logique boléenne. Chacun de ces signaux est amené à un relais du type ET, respectivement 22 et 23, à deux entrées. Les deux secondes entrées des ralais 22 et 23 sont reliées entre elles par une canalisation 24, elle-même en communication avec une canalisation de signal m. Le signal m est issu dtun système inverseur, non décrit en détail, à deux positions nautomatique-manueln. La pression en m indique : commande manuelle. Avec chacun des relais 22 et 23 est respectivement en cascade un relais du type OU 25, 26 à deux entrées, les deux secondes entrées étant reliées ensemble et en outre à une canalisation de pression m, cest-à-dire du signal complémentaire de m, et qui signifie : commande automatique. Le dispositif, connu en soi, de la figure 4 permet ainsi d'élaborer à la sortie des deux relais OU, deux signaux, à savoir commande (COM) valant Mm + m ; anti-répétition (AR) valant Mm + m. Comme on le verra dans la suite, les deux signaux COM et AR sont systématiquement utilisés dans les entrées du schéma d'application donné par la figure 5. La figure 5 présente conventionnellement trois régions verticales désignées dans l'ensemble par R1, R2, R3, et séparées en colonnes par des doubles traits repérés Ql, Q2. Les lignes Ql, Q2 symbolisent des jonctions de canalisations, sans tenir compte de leur nombre. La région R1 figure les circuits d'entrée des commandes, la région R2 est le traitement des opérations séquentielles, la région R3 est la zone de sortie des canalisations vers les vérins et divers contrôles. La région R2 contient de bas en haut huit bascules des opérations 1 à 8 et dénommées B1, B2, B3, B4, B5, B6, BT, B8, plus une bascule de verrouillage V et une bascule de préparation X. Chacune de ces bascules est conforme à la structure expliquée par les figures 1 et 2.Selon la représentation du schéma toutes les bascules sauf V sont en première position, ctest-à-dire comme montré aux figures 1 et 2, ce qui signifie que les bascules dtopérations B1 à B8 sont préparées pour ltexécution des opérations. Pour la clarté nous désignons par ; pos. I cette première position des bascules et par pos. II l'autre position. On expliquera dans la suite comment est obtenue cette position I générale précédant le cycle. On constate que la commande de la première opération pil I (vérin A, voir figure 3) peut se produire par la canalisation 31 venant de la bascule B1, et au-delà par une canalisation 30 de départ du cycle à la sortie de la position II du relais de verrouil lage, comme on le verra plus loin. Le vérin A ayant fonctionné pour la course Al met en jeu la fin de course b donnant le signal b. Dans la région R1 de la figure 5 et en bas, le signal b arrive sur un relais ET, 71, à deux entrées, l'autre entrée étant le signal AR déjà expliqué, ce qui donne lieu à un signal de sortie 41 par une canalisation de commande de la seconde position (pos. II) de la bascule B1. La commande 31 est alors interrompue et la canalisation 32 qui relie l'autre sortie de la bascule B1 à la commande Pil 2 est mise en communication avec une entrée 52 de B1 reliée à une sortie de B2, cette dernière étant encore en pos. I, et ainsi la canalisation 52 reliée avec la canalisation 62 issue du signal COM 2 déjà expliqué.Le signal Pil 2 actionne le vérin C dans le sens C1, avec 11 introduction en fin de course du signal d, lequel, comme précédemment, est appliqué à la première entrée du relais ET, 72, dont la seconde entrée reçoit AR. Le relais 72 actionne par une canalisation 42 la bascule B2 qui vient en pos. II, en coupant la commande Pil 2 et en préparant le circuit Fil 3 par la canalisation 53 reliée à la bascule B3 et au-delà à la canalisation 63 issue de C0M 3. Sur la canalisation 41, sur la canalisation 31, sont montés des indicateurs témoins 41v, 31v, ainsi que sur toutes les autres canalisations de rôle analogue. On observe le même fonctionnement de bas en haut avec des séries de canalisations jouant des rôles homologues. Ces pilotages Pil 1 à Pil 9 sont commandés par 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39. La mise en pos. II des bascules à la sortie des relais ET 71, 72, 73, 74, 78 est commandée par des canalisations 41, 42, 43, 44, 48. Les jonctions en cascade d'une bascule avec la précédente sont réalisées par 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58. Les ordres C0M vers la bascule de même rang sont conduits par les canalisations 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68. Les ordres de basculement en seconde position pos. II des bascules B5, B6, B7, sont expliqués plus loin en raison dtune disposition particulière à ces mouvements. I1 est maintenant nécessaire de décrire les mesures qui concernent la fin et le début du cycle des opérations. La bascule X servant de relais de préparation est mise en position I, selon la figure 5, par un signal Xo venant de la canalisation 27, qui le relie à la sortie dtun relais ET, 79 à deux entrées recevant, dtune part le signal AR complété d'un signal attestant le départ de la pièce, autre part un signal 80 traduisant le retour en position initiale des vérins A, C, E, G, I, tels que représentés sur la figure 3, ctest-à-dire la somme des signaux émis par les capteurs de fin de course a, c, e, g, i.Dans ces conditions, la canalisation 28 apportant la pression à une entrée de la bascule X, cette bascule produit par sa sortie sur la canalisation 29 un signal dénommé x ou signal de préparation du cycle. I1 convient de considérer la bascule V telle que représentée sur la figure 5, qui avait été mise en position de verrouillage V1 lors de la commande de la dernière opération, comme on le verra plus loin. Le signal x de la canalisation 29 entre sur la position II de la bascule V1 et en sort par une canalisation 40 qui alimente en parallèle toutes les commandes position I des bascules B1 à B8. Ainsi le signal de préparation peut-il remettre toutes ces bascules en conformité avec le début de la séquence.Mais dtautre part la canalisation 29 (signal x) possède une dérivation 29t se raccordant sur la première entrée dtun relais ET 70, dont la seconde entrée se raccorde par une canalisation 81 à la sortie d'un relais ET, 90. Le relais 90 est à deux entrées recevant le signal 80 de retour initial des mouvements et la commande de première opération C0M 1. I1 doit être compris que ce signal C0M 1 comporte, par des combinaisons logiques non représentées, dtautres conditions initiales, par exemple présence de pièce dans la machine. I1 résulte du montage des relais 70 et 90 que la présence des trois signaux x, 80 et C0M 1, permet au relais 70 de produire une sortie par la canalisation 82 qui le relie avec le côté pos. I de la bascule V. Celle-ci change alors de position, ctest-à-dire se met en déverrouillage Vo. Le signal x, qui vient de la canalisation 29, se trouve commuté de la canalisation 40 à la canalisation 30, laquelle, comme on lta déjà vu, arrive à la position I de la bascule B1 pour commander la premiere opération. I1 reste à expliquer la fin du cycle, puisque, comme on peut le constater, il n'existe pas de bascule B9. Le dernier signal de commande dtopération par la canalisation 39 est produit par une sortie de la bascule B8, quand elle est en position II, ctest-à- dire basculée grâce à la présence de son signal de fin de course j entré sur le relais 78.La canalisation 39 est alors en communication avec 11entrée 83 sur la bascule B8, cette canalisation 83 étant reliée à la sortie dtun relais ET, 84 à deux entrées recevant, dune part, la commande 69 de COM 9, autre part, selon la canalisation 85 le signal x du relais de préparation en position II. I1 faut donc que ce relais X ait eu l'occasion de basculer en cours de séquence, puisque nous l'avions laissé en position I au début du cycle. Cela est obtenu simplement en prélevant en cours de route un signal X1 sur l'un des relais 71 à 78. Si toutes les opérations des vérins ne faisaient qutun aller pour revenir toutes en arrière à la dernière opération, il suffirait de prendre le signal X1 en dérivation sur la sortie du relais 78 de rang 8. Mais une autre condition intervient. En effet les conditions du programme de la machine peuvent imposer des retours de mouvements dans un ordre quelconque. Reprenant le programme selon figure -3, on voit que, dès la cinquième opération sur les neuf du programme, le vérin G revient en arrière et par conséquent le capteur de fin de course g redevient actif. I1 en est de même ensuite pour e et c. Comme les signaux AR peuvent rester présents, les sorties de 75, 76, 77 restent actives.Si ces relais étaient branchés directement sur la commande des bascules B5, B6, B? en position II, ces dernières resteraient bloquées. Ctest pourquoi on prend les mesures suivantes : on interpose en cascade sur les relais 75, 76, 77 des relais ET, 86, 87, 88, chacun avec le signal x comme seconde entrée, on fait basculer le relais X dans une opération précédant l'entrée en jeu de la bascule B5, puis, en fin de cycle, on commence par remettre le relais X en position I, ce qui élimine le signal x et réintroduit le signal x par lequel la canalisation 40 peut remettre toutes les bascules en position I. En cas dtimbrications de mouvements plus compliquées, il faudrait ajouter plusieurs relais annulateurs intervenant sur les signaux de fin de course restant actifs avant la fin du cycle. On doit encore remarquer que, au moment où la commande de la dernière opération d'une séquence est introduite par la combinaison du circuit de la bascule B8 en pos. II et de la sortie 83 du relais 84, le signal 39 est dérivé en 39t sur la bascule V pos. II, ce qui la remet en position de verrouillage, après quoi, comme il a été dit, la réapparition du signal x sur la bascule X permet le retour de toutes les bascules de la séquence. En résumé, le fonctionnement général ressort des étapes suivantes a) déverrouillage des mémoires il est obtenu par la première commande, à condition dtêtre en retour initial complet, d'avoir le signal x, obtenu après relâ- chement d'un bouton. Alors apparaît le pilotage Vo avec dispari tion du signal vx de blocage des bascules. b) Pilotage 1 par le même basculement de V et en passant par la bascule I, ce premier pilotage provoque le fonctionnement d'un récepteur dont la fin de mouvement est enregistrée par un capteur sur la première opération. c) Basculement de la première bascule de séquence il est la conséquence de Irassociation des signaux fin de course 1 et AR. On obtient ainsi 1) l'obligation de relâcher M en manuel (anti-répétition), 2) l'effacement du pilotage 1, 3) l'autorisation du pilotage suivant. d) Opérations suivantes jusqutà la fin de la séquence avec le même processus. e) Les signaux prématurés issus de retours de mouvements par leurs capteurs de fin de course sont éliminés par l'adjonction dtune ou plusieurs bascules délivrant des signaux complémentaires de celui du relais de préparation. f) Préparation du verrouillage il se fait avec la dernière commande plus la condition de la seconde position de la bascule de préparation. g) Verrouillage sous lteffet des capteurs au repos avec AR commande de Xo qui amène x en position pour l'envoi du signal x vers le circuit de verrouillage. Les opérations peuvent s'effectuer sans discontinuer si, selon la figure 4, est commandé le signal automatique m. Si au contraire le signal manuel m est donné, le signal AR ntest obtenu qutau relâchement du bouton de marche manuelle propre à chaque opération. I1 va de soi que l'invention ntest pas limitée à ltexem- ple dtexécution précédent et que tous systèmes séquentiels employant les mêmes moyens ressortiraient de l'invention. REVENDICATIONS 1. Commande séquentielle pour machine automatique avec discrimination des ordres automatiques ou manuels à chaque rang dtopéra- tion au moyen d'une succession de bascules bistables ayant deux entrées et deux sorties, chacune des entrées communiquant ou non avec une sortie, selon que chaque bascule prend une première position pour relier la commande à organe moteur aller ou retour de ltopération à exécuter, ou une seconde position sous le contrôle de organe capteur de fin de course de ltun ou autre sens de ladite opération pour couper la commande dudit organe moteur et autoriser la commande vers l'organe moteur de rang suivant, caractérisée en ce que, pour une opération de rang n :: d'une part, le signal de commande de rang n, passant par la première position de la bascule de rang n et autorisé par la seconde position de la bascule de rang n - 1, est validé stil est issu d'un organe donnant le signal flautomatiquen, ou bien s'il est issu dtun organe faisant la somme dtun ordre général de marche manuelle et d'un signal de mise en marche pour ltopération de rang n ;; dtautre part la mise en seconde position de ladite bascule de rang n est autorisée par un relais de coincidence dont le signal est validé quand il reçoit simultanément le signal de fin de course de ltopération de rang n et le signal dtanti-répétition provenant dtun relais traduisant l'alternative suivante : ou bien le signal "automatiquen, ou bien la coincidence signal général de marche manuelle et signal de relâ- chement manuel du bouton de l'opération concernée, l'ensemble permettant dtobtenir que, si le signal automatique est donné, une opération de rang n terminée déclenche ltopération n + 1 et ainsi de suite, et si tordre de marche manuelle est donné, chaque opération ne peut être autorisée qutune fois et seulement quand le bouton de l'opération précédente est relâché. 2. Commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que il est prévu une bascule bistable de verrouillage et une bascule de préparation agencées ensemble de telle sorte que a) en position verrouillée la bascule de verrouillage envoie un signal à toutes les bascules des opérations pour les remettre en première position, b) en position déverrouillée la bascule de verrouillage envoie un signal passant en contrôle dans la première position de la bas cule de rang 1 pour commander ltorgane de la première opération, c) ltun et l'autre desdits signaux sont pris à une sortie de la bascule de préparation qui est en position de les fournir quand elle reçoit le signal de la sortie d'un relais de confidence à deux entrées recevant le signal dtanti-répétition et le signal confirmant le retour en position initiale de toutes les opéra tions de la séquence, d) la bascule de préparation prend une seconde position en coupant son signal de préparation sous l'effet de l'une des commandes de basculement de la séquence, au plus tard ltavant-dernière, et en établissant un second signal sur entrée d'un relais de coîncidende à deux entrées dont la deuxième provient de la com mande de la dernière opération de la séquence, et ledit relais autorisant par sa sortie le mouvement de la dernière opération, e) la bascule de verrouillage est remise en position de verrouil lage par tordre de commande de la dernière opération, rendant ainsi possible une nouvelle séquence. 3. Commande selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le déverrouillage de la bascule de verrouillage pour commencer une séquence est obtenu à la sortie dun relais de confidence à deux entrées recevant d'une part le signal de préparation et d'autre part la sortie dtun relais de coîncidence à deux entrées lui-même recevant le premier signal de commande et le signal de retour en position initiale de toutes les opérations. 4. Commande selon les revendications 1, 2, 3, caractérisée en ce que, sur la commande de la seconde position des bascules qui concernent des mouvements de retour avant la fin du cycle est placée la sortie d'un relais de coincidence à deux entrées recevant dtune part le signal complémentaire du signal de préparation et d'autre part la sortie du relais de coîncidence du signal AR et du signal du capteur de fin de course, tandis que le relais de préparation est basculé par une dérivation sur une commande de bascule ment qui précède lesdites bascules commandant des mouvements de retour. 5. Commande selon la revendication 4, caractérisée en ce que plusieurs relais de préparation sont cumulés pour annuler les effets des signaux de fin de course restant actifs pendant le cycle. 6. Commande selon la revendication 1 et l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que, sur les canalisations des commandes de pilotage dtopération et sur les commandes de basculement sont montés en dérivation des indicateurs de pression qui indiquent lté- tat des bascules de la séquence.