Brevet FR2375648A1 — publié le 19780721

La présente invention concerne un système destiné au contrôle d'un système de commande numérique de machine-outil dont 11 état de fonctionnement est comparé à un état de fonctionnement de consigne défini à part, les ordres pour l'usinage de la pièce étant envoyés à la commande numérique comme au dispositif de contrôle et un signal d'erreur étant émis lorsqu'un écart est constaté dans les états de fonctionnement. Un système de ce genre est connu (demande de brevet allemand n 1 207-478). Ce système renferme un circuit de contrôle et un circuit de commande dans lesquels les supports d'information se correspondant sont lus par des analyseurs de m8me conception. Les signaux lus sont décodés, mémorisés et convertis en une valeur analogique. Des comparaisons entre la valeur de consigne et la valeur réelle sont effectuées indépendamment l'une de l'autre dans ces deux circuits. Dans le cas où des différences apparaissent entre les signaux de contrôle définis dans les deux circuits, un signal indiquant l'erreur est émis. De plus, on connatt également un système de contrôle pour système de commande numérique dans lequel un ensemble programmé commun à la commande numérique et à l'appareil de contrôle émet des ordres. Ces ordres sont transformés dans l'appareil de contrtle- en valeurs de consigne pour les différentes commandes et comparés avec les valeurs réelles délivrées par les éléments de contrôle reliés aux axes de commande. Des que les tolérances choisies sont dépassées, un signal d'erreur est émis (demande de brevet allemand n 2 111 955). La présente invention a pour but dé développer un système de la nature indiquee ci-dessus, de telle manière qu'un dispositif de contr81e puisse être adapté aux différentes sortes ce commandes numériques sans procéder à d'importantes modifications au niveau des appareils mis en oeuvre. Dans ce but, selon l'invention, lesvaleurs réelles relevées sur une machine-outil par des capteurs de mesure sont transmises à la fois système de commande numérique et à un dispositif de traitement des-données à programme interne faisant office de dispositif de--' contriez lequel est relié à la commande numérique par un canal de-données commandé-par programme et pourvu de mémoirestampons -intercalées;;les données des mémoires tampons peuvent être mémorisées et- lues-grâce à des- signaux de commande d'un poste- directeur qui, d'unepart, peut recevoir des signaux de l'unité de traitement des données et du système de commande numérique et qui, d'autre part, indique à l'unité de traitement des données ltétat des données dans les mémoires tampons; enfin, un panneau de commande supplémentaire est relié au canal de données et permet de transmettre des données aussi bien à l'unité de traitement des données qu'au système de commande numérique. L'aaaptation à différentes commandes numériques et à divers modes de commande, régime de point par point ou régime de contournage par exemple, peut être obtenue en premier lieu par une modification du programme. Ce dispositif est ainsi d'emploi universel.En plus du contrôle du système de commande numérique, laité de traitement des données peut également assumer d'autres fonctions. Un avantage particulier de cette solution doit être vu dans le fait que des défauts spécifiques sont détectés grâce à la conception technique différente du système de commande numérique et de l'unité de eontrtle, alors que, dans le cas d'une conception identique du circuit de commande et du circuit de contr81e, ils passent inaper çus. C'est ainsi par exemple que des tensions parasites peuvent occasionner des altérations non détectables des données dans le cas de circuits de commande et de contrôle de mEme conception. Cette disposition permet en outre de synchroniser, en vue d'une fonctions de contr8le, des systèmes de commande numérique et des dispositirs de traitement des données qui présentent des cycles de traitement internes différents. C'est ainsi que cette disposition permet en particulier l'échange des données nécessaires entre le système de commande numérique et le dispositif de traitement des données, m8me lorsque les données sont traitées par exemple dans le système de commande numérique et l'unité de traitement des données avec des longueurs de mot différentes. Le dispositif de traitement des données présente de préférence une détection interne des erreurs et émet un signal d'erreur par lequel peuvent être bloquées les commandes d'avance de la machine-outil. La sécurité de détection des erreurs est ainsi augmentée. Dans une forme d'exécution avantageuse de l'invention, il est prévu qu'aux lignes du canal de donnees soient raccordés des éléments de visualisation et des commutateurs du panneau de commande, ainsi que des contacts de signalisation pour des fonctions auxiliaires de la machine-outil, et que des sorties de commutateurs du panneau de commande alimentent des entrées d'interruption du canal de données. L'entrée et la sortie des données au niveau du panneau de commande s'effectuent ainsi sous le contre de l'installation de traitement des données. Ainsi, le mode de traitement des données d'entrée et les conditions régissant la signalisation des défauts peuvent être sélectionnés par le programme de l'installation de traitement des données. La souplesse d'adaptation du système aux diverses conditions d'usinage est ainsi donc très grande. De préférence, les capteurs de valeurs réelles de la machine-outil peuvent être, cycliquement et à intervalles de temps définis, adressés par l'intermédiaire du canal des données et raccordés à des lignes de celui-ci. Les valeurs réelles parviennent ainsi, dans le cadre d'un-programme en temps réel, à intervalles reguliers à l'installation de traitement des données dans laquelle une comparaison est établie avec les valeurs de consigne. Dans une réalisation intéressante de l'invention, il est prévu que le panneau de commande présente une signalisation des défauts dans le traitement des données, des défauts correspondant à un dépassement de domaine au niveau des différents axes d'avance, aux vitesses d'avances, à des défauts d'introduction de fonctions auxiliaires, au positionnement du dispositif de changement d'outils et de l-'enclenchement des avances. Si le dispositif de traitement des données bloque, du fait d'un défaut, le système de commande numérique, l'affichage permet de reconnattre la nature du défaut. Ce dernier peut donc entre plus rapidement localisé et éliminé. La description qui va suiçre, faite en regard des dessins annexés représentant un exemple de réalisation, permettra de mieux comprendre la présente invention en faisant ressortir cernes caractéristiques- et les avantages de celle-ci. La figure 1 représente le diagramme synoptique d'un système destiné au contrôle d'un système de commande numérique. La figure 2 représente le schéma du dispositif de traitement- des données avec le canal des données commandé par programme. La figure v représente le schéma d'ensemble du système de commande numérique. Le système de commande numérique-l faisant l'objet du contrôle renferme un organe de calcul numérique 2 (fig. 3) avec lequel sont effectuées des additons, dès soustractions et -certai- nes combinaisons logiques. Les entrées d'opérateurs de l'organe de calcul 2 sont branchées sur deux voies collectrices 3 et 4. Un accumulateur 5 relié à la voie collectrice 4 a ses entrées branchées sur une voie collectrice 13 alimentée par l'organe de calcul 2. Toute une série d'appareils périphériques sont branchés à la voie collectrice 3. Une entrée manuelle 6 peut par exemple se composer d'un certain nombre d'interrupteurs permettant de procéder à un décalage des références de zéro dans les différentes coordonnées. L'entrée manuelle 6 renferme également un sélecteur de mode d'opération, non représenté sur le schéma, permettant de sélectionner divers modes d'opération pour le système de commande numérique 1, par exemple un fonctionnement suivant un programme mémorisé sur une bande perforée ou suivant une commande manuelle. De plus, des interrupteurs 7 sont prévus pour la correction en longueur ou en diamètre des outils. Un lecteur de bande perforée 8 est branché par l'inter- médiaire d'une mémoire d'entrée 9 à la voie collectrice 3. Le programme est constitué par un ensemble de blocs d'informations, chaque bloc représentant une phase de travail relative à un seul type de trajectoire. Chaque bloc est désigné par son numéro de séquence. I1 est composé d'un ensemble de mots servant à définir le type de trajectoire, par exemple linéaire ou circulaire avec le sens'approprié, le type de déplacement, soit point à point, soit continu, les caratéristiques du déplacement, en particulier le point final ainsi que la valeur de l'avance, l'outil choisi et enfin un certain nombre de fonctions auxiliaires telles que les ordres de commutation des pompes de fluide de refroidissement, etc D'autres appareils de mesure 10 des valeurs réelles, suivant les axes de référence x et z, concernant le porte-outil ou l'outil sont branchés aux mémoires d'entrée 9. Ces appareils de mesure peuvent par exemple tre des capteurs codés à disque ou à règle linéaire. Outre l'accumulateur 5, des mémoires ll et 12 pour les constantes et les coordonnées finales sont raccordés à la voie collectrice 4. Des mémoires 14 de valeurs de consigne de la position et de l'avance sont interconnectées au canal 13 par leurs entrées et au canal 3 par leurs sorties. De plus, les entrées des mémoires 11 et 12 sont alimentées par le canal 13. En outre, des informations sont transférées par la voie collectrice 13 dans des mémoires 15, en aval desquelles sont montés des éléments de signalisation 16. Les mémoires 15 servent à l'enregistrement des numéros séquentiels. Les données se présentant sur la voie collectrice 13 peuvent en outre Autre conduites à des éléments de visualisation 17. Des mémoires 18 branchées à la voie collectrice 13 servent à l'enregistrement des données concernant le choix des outils. Des éléments de commutation 19 sont commandés par les mémoires 18 et mettent en position de travail l'outil requis pour la phase d'usinage suivant un bloc d'information. Pour l'enregistrement de données concernant la vitesse de rotation, par exemple de la broche principale d'un tour, il est nécessaire d'avoir recours à des mémoires complémentaires 20.A partir de ces dernières, il est possible de commander un changement de vitesse ou un élément de réglage servant à sélectionner la vitesse de rotation désirée. Des mémoires 21, également alimentées par la voie collectrice 13, servent à l'enregistrement des données relevant des fonctions auxiliaires. Ces mémoires permettent de commander des éléments de commutation 22 qui mettent en circuit des moteurs de pompe par exemple.Des mémoires complémentaires 23 sont prévues pour la mémorisation des vitesses d'avance. Un convertisseur numérique-analogique 24 monté en aval deS mémoires Sh attanue un onmnarateur de facon à comDarer la vitesse de consigne et la valeur Des mémoires complémentaires 25 sont branchées à la voie collectrice 13, qui servent à l'enregistrement des écarts au nivéau de la commande de positionnement. I1 existe également des mémoires pour les différentes coordonnées; ces mémoires ne seront pas décrites en détail ici. Les signaux de sortie des mémoires 25 entrent dans le convertisseur numérique-analogique 26; des circuits de commande de positionnement (non représentés) pour les moteurs d'entraînement des différents axes sont montés en aval de ces mémoires. Le système de commande numérique 1 renferme aussi un poste directeur 27 gouvernant les différentes parties de la commande en fonction des informations enregistrées. Dans ce poste directeur 27 est prévu un compteur de programme emmagasinant les ordres suivant la succession de leur exécution. La voie collectrice 13 est branchée aux entrées de mémoires tampons 29 (figure 1) dont les sorties sont chacune reliées aux lignes d'un canal 30. Les lignes de ce canal 30 sont appliquées aux entrées d'un canal de données 31 commandé par programme. On trouve donc aux entrées des mémoires tampons 29 les numéros séquentiels, les données de correction d'outils ou des rensignements sur la vitesse d'avance, suivant l'étape de programme en cours dans la commande numérique 1. La prise en charge de ces données dans les mémoires tampons 29 est commandée par un signal provenant d'un poste directeur 33 et passant par une ligne 32. Des signaux d'entrée provenant du système de commande numérique 1 et des lignes de sortie du canal de données 31 comman- dé par programme sont introduits dans le poste directeur 33. Les lignes de sortie du canal de sortie 34 du canal de données 31 commandé par programme servent à transférer les signaux d'interrogation qui sont conjugués dans le poste directeur 33 avec les signaux d'appel des sous-programmes câblés provenant de la commande numérique 1. Divers signaux fonctionnels sur la voie collectrice 13 sont associés aux divers signaux du compteur de programme. Avec les signaux du compteur de programme, on peut vérifier si les signaux appliqués à la voie collectrice 13 se rapportent aux numéros séquentiels, aux vitesses de rotation ou aux corrections d'outils.Lorsque ces données sont demandées sur le.canal de sortie 34, le poste directeur 33 émet, par la ligne 32 et lorsque les signaux correspondants du compteur de programme sont présents, des signaux de lecture vers les mémoires tampons 29. Les données parviennent alors au canal 30 et peuvent être prises en charge dans un dispositif de traitement des données 35 qui commande le canal des données 31. D'autres lignes 36 conduisent chacune à des capteurs de mesure 37 sortent du poste directeur 33. Ces lignes 36 servent à relever les valeurs réelles de la position de la pièce ou de l'outil. Des signaux de commande émis sur les lignes 36 provoquent l'émission des valeurs réelles de position sur le canal 30. Des dispositifs de signalisation 38 pour les fonctions de commutation sont aussi montés entre des lignes des canaux 34 et 30. Le dispositif de traitement des données 35 peut, par un signal d'interrogation approprié parcourant la ligne du canal 34 qui conduit au dispositif de signalisation, signaler la position de commutation du dispositif de signalisation sur la canal 30. D'autres lignes du canal 34 sont reliées à un panneau de commande 39. Ce panneau de commande 39 renferme par exemple des éléments de visualisation, non représentés sur le schéma, per mettant de relever les valeurs des écarts x et ss z, les valeurs des coordonnées de la translation et les corrections de diamètre d'outils. La sélection de ces données est effectuée par unkommu- tateur rotatif non représenté dont les sorties sont reliées par des lignes 40 à des entrées d'interruption du canal de données 31 commandé par programme. I1 est par exemple possible, par l'interne médiaire du commutateur rotatif, d'appliquer aux entrées d'interruption des signaux se rapportant à la position de base, à la prise en charge de la correction d'outil et aux numéros séquentiela D'autres entrées d'interruption du canal de données 31 commandé par programme sont reliées au poste directeur 33. Le poste directeur signale par ces entrées d'interruption au dispositif de traitement des données 35 que les données contenues dans les mémoires tampons 29 se rapportent aux numéros séquentiels, aux valeurs réelles de position, aux fins de bloc, etc. Le canal de données 31 commandé par programme renkme des mémoires tampons de sortie 41 et 42 (figure 2) dans lesquelles peuvent tre introduites respectivement des données ou adresses fournies par le dispositif de traitement des données 35 d'une calculatrice pouvant tre à programme interne. Les-mémoires tampons 41 et 42 sont reliées-par des amplificateurs 43 et 44 aux parties 45 et 46 du canal 34 qui reçoivent les données ou adresses. Le canal d'entrée de données-3G est relié à un transformateur de longueur de mot 47 qui convertit les données au format requis par le dispositif 35. Les lignes provenant du panneau de commande 39 et du poste directeur 33 et se rapportant aux signaux d'interruption sont reliées à un circuit de priorité 48 branché en aval d'un circuit de codage permettant de déterminer l'adresse du signal dtinterruption. Cette adresse est appliquée au transformateur de longueur de mot 47 par des lignes non représentées. L'ensemble comprend également deux circuits de commande 49 associées aux mémoires tampons 41 et 42, au transformateur de longueur de mot 47 et au circuit de priorité 48. Un lecteur de bande perforée 50 est raccordé au dispositif de traitement des données 35 et un autre lecteur de bande perforée 50 est raccordé au système de commande numérique 1 (figure 1). Le dispositif de traitement des données à programme interne 35 et le canal de données 31 commandé par programme sont munis de circuits internes de détection d'erreurs, par exemple de circuits de contr8le de parité. L'affichage de ces erreurs et des autres erreurs relevées par le dispositif de traitement des données 35 du fait de sa fonction de surveillance est assuré par différents voyants sur le panneau de commande 39. Deux lignes 51 du canal 34 (tir. 1) se trouvant en liaison avec le système de commande numérique 1. Les ordres de blocage du lecteur alloué à la commande 1 et des mécanismes d'avance sont transmis par ces lignes. Des lignes suppldmentaires 52 conduisent du système de commande numérique 1 aux entrées du canal de données 31 commandé par programme. Sur ces lignes 52 sont transférées des signaux se rapportant à l'enregistrement, aux blocs individuels, à l'arrêt d'urgence, à l'arrêt du système de commande numérique et à la position des outils. Le dispositif de traitement des données 35 surveille le bon déroulement de la commande numérique ainsi que, sur la machine-outil afférente, les erreurs de trajectoire et les défauts au niveau de la vitesse d'avance, de la vitesse de rotation de broche, du positionnement du dispositif de changement d'outil, d'une fonction auxiliaire et au niveau d'un déblocage prématuré de l'avance. Les ordres pour l'usinage de la pièce sont transférés en synchronisme par les deux lecteurs 50 au système de commande numérique 1 et au dispositif de traitement des données 35. Toute différence entre les données enregistrées provoque un affichage de défaut. Lorsque les données lues sur les deux bandes perforées concordent, le système de commande numérique 1 exécute les ordres bloc par bloc. Les valeurs réelles mesurées sur la machine-outil parviennent en synchronisme au système de commande numérique 1 et au dispositif de traitement des données 35. Le dispositif de traitement des données définit pour lui-même, à partir des données de consigne, la trajectoire à effectuer et situe par rapport à cette trajectoire le couple (x,z) des valeurs réelles fournies par le système de mesure. Les écarts normaux admissibles par rapport à la trajectoire sont fonctions de la vitesse de déplacement et sont mémorisés dans le dispositif de traitement des données.Les valeurs des écarts mémorisés sont des paramètres fonctions de la pièce à usiner et de l'état de la machine. Au cas où les différences entre les données de consigne et les données réelles dépassent les limites admissibles, le dispositif de traitement des données bloque le système de commande numérique en émettant des ordres par les lignes 51 et signale simultanément le fait sur des voyants correspondants du panneau de commande 39. Le système de commande numérique 1 est également bloqué lorsque la surveillance interne du dispositif de traitement des données 35 et du canal de données 31 commandé par programme constate une erreur. Le dispositif de traitement des données 35 contre également, à partir des données fournies par le lecteur de bande perforée 50, la position du dispositif de changement d'outil, dont les valeurs réelles issues d'indicateurs de position d'outil 53 sont conduites, par les lignes 52, aux-entrées du canal de données commandé par programme. Si le dispositif de traitement des données 35 constate des écarts entre la position du dispositif de changement- d'outil et les valeurs de consigne, l'usinage de la pièce est également arrêté et le défaut affiché sur le panneau de commande 39. Les valeurs réelles relevées par l'indicateur de position sont appelées à intervalles réguliers par des signaux d'interrogation sur le canal 34 grâce à un programme cadencé. Le dispositif de traitement des données 35 est informé par le poste directeur 33 du moment où les données demandées sont disponibles sur le canal 30. Le dispositif de traitement des données prend alors en charge les données demandées. Dans le cadre du programme cadencé synchronisé, la vitesse d'avance réelle est comparée à la vitesse d'avance programme mée. I1 est possible de prévoir des tolérances différentes en fonction de la valeur de la vitesse d'avance programmée. Le module du vecteur vitesse est contrSlé de façon à atteindre le point final sans risque de dépassement. De la même manière, les indicateurs de fonctionsauxi liaires sont appelés et contrôlés à intervalles réguliers. Les corrections se rapportant aux longueurs d'outils et à la translation sont introduites par le panneau de commande 39, la machine étant à l'arrêt. Pour la prise en charge de celles ci dans le système de commande numérique 1 et dans le dispositif de traitement des données 35, il faut appuyer sur un bouton spécial "mémorisation". Le dispositif de traitement des données 35 arrête la commande de l'avance non seulement en-cas de défauts ou de pannes, mais aussi en cas d'erreur de manoeuvre. Sur le panneau de commande 39, on peut lire si les tolérances admissibles dans les différents axes sont ou non dépassées. Des éléments propres de signalisation sont également prévus pour afficher les défauts au niveau de l'introduction des vitesses de rotation de broches, des fonctions auxiliaires, de la position du dispositif de changement d'outils, de l'avance et au niveau de 1 'enregistrement. Etant donné que le contrtle se rapportant au respect des tolérances de trajectoire s' effectue à intervalles réguliers, un dépassement de la tolérance peut intervenir entre deux contres et conduire à une mise au rebut de la pièce. Pour éviter que cela se produise, la limite définie pour l'écart est choisie plus petite que la tolérance requise pour obtenir une fabrication impeccable. REVENDICATIONS 1.- Système destiné au contrôle d'un système de commande numérique de machine-outil dont l'état de fonctionnement est comparé à un état de fonctionnement de consigne défini à part, les ordres pour l'usinage des pièces étant envoyés à la commande numérique comme au dispositif de contrôle et un signal d'erreur étant émis lorsqu'un écart est constaté dans les états de fonc- tionnement > caractérisé par le fait que les valeurs réelles relevées sur une machine-outil par des capteurs de mesure sont transmises à la fois au système de commande numérique 1 et à un dispositif de traitement des données 35 à programme interne faisant office de dispositif de contrôle, lequel est relié à la commande numérique 1 par un canal de données 31 comalanaé par programme et muni de mémoires tampons 29 intercalées; que les données des mémoires tampons 29 peuvent être mémorisées et lues grâce à des signaux de commande d'un poste directeur 33 qui, d'une part, peut recevoir des signaux de l'unité de traitement des données 35 et du système de commande numérique 1 et qui, d'autre part, indique l'état des données dans les mémoires tampons 29 a l'unité de traitement des données 35, et qu'un panneau de commande 39 sup- /programme/ plémentaire est relie au canal de données et permet de transmettre des données aussi bien à l'unité de traitement des données 35 qu'au système de commande numérique 1. 2.- Système suivant la revendication 1, caractérisé par le fait aue les capteurs de valeur réelle 37 sur la machineprogramme outil sont reliés au canal de données/ 31 auquel peuvent entre transférés les ordres et les coordonnées de trajectoire, que les données fournies par les capteurs de valeur réelle 37 peuvent programme oestre transférées sur le canal de données731 grce à des signaux du poste directeur 33 qui est relié aux lignes de sortie du canal de données pour signaux d'interrogation et qui peut recevoir des signaux de la commande numérique qui sont affectés aux différentes étapes de l'exécution d'un ordre dans le système de commande numé riquel,et que le poste directeur alimente des entrées dtinterrup- tion du canal de données programmé 31. 3. - Système suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'unité de traitement des données 35 est munie d'un circuit interne de détection d'erreurs et émet un signal d'erreur par lequel peuvent être bloquées les commandes d'avance sur la machine-outil. 4.- Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'aux lignes du canal de données 31 sont branchés des éléments de visualisation et des commutateurs du panneau de commande 39, ainsi que des contacts de visualisation s pour des fonctions auxiliaires de la machine-outil et que des sorties de commutateurs du panneau de commande 39 alimentent des entrées d'interruption du canal de données programmé 31. 5.- Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le rait que les capteurs de valeur réelle peuvent entre adressés, cycliquement et à intervalles de temps déterminés, par le canal de données programmé 31 et être raccordés aux lignes d'entrée dudit canal. 6.- Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le panneau de commande 39 comporte des éléments d'affichage de défauts du dispositif de traitement des données 31, 35, des défauts correspondant à des dépassements de domaine dans les différents axes d'avance, à des dépassements de vitesses d'avances, à des défauts d'introduction de ronctiorsauxiliaires, à des défauts dans la position du dispositif de changement d'outil et dans le déblocage des avances.