Brevet FR2400438A1 — publié le 19790316

La présente invention concerne une machine à marquer ou graver Jusqu'à ce jour, ces machines se rapportaient à deux types principaux : une machine à commande manuelle dans laquelle un outil à graver est déplacé à la main sur une pièce pour y marquer les signes voulus, et une machine commandée par ordinateur dans laquelle le déplacement de l'outil à graver par rapport à la pièce est commandé par un ordinateur de façon à produire ;i'impression requise . Une machine du second type est décrite, par exemple, dans le brevet américain 3.857.025 Dans de nombreux cas d'application, des combinaisons prédétermi- nées de signes alphabétiques ou numériques doivent être gravées sur une pièce, par exemple pour attribuer des nombres de référence à des pièces de machine .Pour ce genre d'opération, les graveuses manuelles sont lentes, pénibles à actionner, sujettes à erreurs et susceptibles d'endommager la pièce, tandis que les machines à graver en continu, commandées par ordinateur, sont complexes, conteuses et également susceptibles d'endommager la pièce La présente invention vi6e à réaliser une machine à marquer ou graver dans laquelle la formation des signes#s'effe-ctue automatiquement d'une façon permettant l'emploi d'une commande électronique assez simple par microprocesseur ou circuit intégré semblable La machine à marquer ou graver selon la présente invention comporte un outil pouvant être actionné par intermittence#suscepti- ble de produire une marque sur une pièce lorsqu'il est actionné, des organes de translation pouvant engendrer un mouvement.relatif entre l'outil et la pièce, des organes d'excitation pouvant actionner l'outil, et des organes électroniques de commande pou vant commander, d'une part les organes de translation pour que ces derniers fassent suivre à l'outil une trame prédéterminée sur une partie de la surface de la pièce, et d'autre part les organes d'excitation pour que# ces derniers fassent entrer l'outil en action par intermittences pour produire des marques en des points de son parcours tels que impression du signe recherché résultera de la somme des diverses marques Dans la présente description, le terme "tramez désigne une ngrillert faite d'une série de lignes parallèles très rapprochées permettant à ltoutil de balayer tous les points de la partie de la surface de la pièce où devront être faites des marques pro disant l'impression d'un quelconque des signes requis La trame pourra entre conformée de façon à permettre, soit 1 J im- pression d'un signe à la fois, soit l'impression successive de parties de divers signes Dans un mode de réalisation de l'invention, la trame sera conformée de façon que l'outil se déplace, par rapport à la pièce, sur les points significatifs d'une matrice ponctuelle de 7 x 5 unités Les organes de translation pourront comprendre deux moteurs pasà-pas pouvant chacun déplacer 11 outil par rapport à la pièce dans un sens perpendiculaire à celui produit par l'autre moteur les organes électroniques de commande pourront comprendre une unité centrale pouvant accéder à une mémoire permanente dans laquelle seront enregistrées les instructions du programme faisant tracer à l'outil l'un quelconque des signes requis Le signe à tracer pourra être déterminé au moyen d'un clavier prescrivant à l'unité centrale l'emploi des instructions appropriées enregistrées dans la mémoire permanente L'invention est décrite ci-après en détail ense référant à un exemple préféré, non limitatif, de réalisation représenté sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de c8té d'une machine à marquer oe graver, conforme à l'invention - la figure 2 est une vue de dessus de la machine de la figure 1; - la figure 3 est un schéma fonctionnel de l'appareil actionnant la machine de la figure 1 ; et - la figure 4 montre la formation des signes à l'aide de matri ces ponctuelles La machine à marquer, représentée àla figure 1, comprend essentiellement un bâti 10, une colonne porteuse 12 montée sur le bâti, et un bras 14 monté sur la colonne 12 le long de laquelle il peut ètre monté ou abaissé Un chariot mobile 16 est monté sous le bras 14 le long duquel il peut se déplacer sous l'action d'une vis d'entratnement 18 mise en rotation par un moteur pas-à-pas 20 . Le chariot 16 porte un second bras 22 perpendiculaire au bras 14 dans un plan horizontal et pouvant se déplacer-par rapport au chariot 16 sous l'action d'une seconde vis d'entratnement 24 mise en rotation par un second moteur pas-à-pas 26 (figure 2) .Le second bras 22 porte un outil à graver 28 constitué par un poinçon vibreur actionné par de l'air comprimé arrivant par un conduit 30 et commandé par une soupape à air comprimé 32 actionnée par un solénoide (voir figure 3) Une pièce à travailler 34 est immobilisée sur le b ti 10 par des moyens non représentés et l'on voit que l'outil à graver 28 pourra être amené au dessus d'un point quelconque du b ti 10 par rotation appropriée des vis d'entraînement 18 et 24 sous l'action des moteurs pas-à-pas 20 et 26, respectivement Le solénoïde 32 constitue donc 11 organe d'excitation de l'outil à graver 28 tandis que les deux moteurs pas-à-pas 20 et 26 cons- tituent ensemble l'organe de translation de l'outil . On notera que, dans l'exemple représenté, c'est l'outil qui se déplace tandis que la pièce reste fixe bien que l'inverse soit possible la figure 3 est un schéma fonctionnel du système électronique de commande du solénolde excitateur 52 et des organes de trans- Lat*on 20 et 26 . élément actif principal de ce système de commande est l'unité centrale 36 (dans l'exemple représenté# un dispositif Intel 8080 à huit bits) . La mémoire de l'unité centrale 36 est constituée par une mémoire permanente 38 et par une mémoire intermédiaire à accès sélectif 40 En fait, la mé- moire permanente 38 se compose de trois éléments de mémoire fixe, programmable et effaçable du type Intel 32708 ; elle emmagasine les instruction de programme pour l'unité centrale 36 et les instructions d' opération pour tous les signes à re#roduire La mémoire intermédiaire à accès sélectif 40 est constituée par 8 unités 2102 B et sert de mémoire de données opérationnelle à 'unité centrale Les instructions externes destinées à l'unité centrale sont ir troduites par un poste à clavier 42 communiquant avec l'unité centrale par l'intermédiaire d'une unité entrée/sortie 44 et d'une interface périphérique programmable 46 . L'unité entrées ortie 44 sert de tampon isolant les incompatibilités entre le clavier et l'unité centrale tandis que l'interface périphérique programmable assure l'acheminement des signaux et leur traduc- tion en d'autres formes quandocla est nécessaire . Une sortie de l'unité entrée/sortie 44 est connectée à un dispositif 48 fournissant la puissance nécessaire à la mise en action du so glénoïde excitateur 52 Une seconde interface périphérique programmable 50 fournit les autres signaux de sortie du système de commande adressés, par l'unité 52 d'entraînement des moteurs, aux moteurs pas-à-pas 20 et 26 .On comprendra que l'unité 52 d'entraînement des moteurs est indispensable pour donner les signaux assez complexe de commande des moteurs pas-à-pas Le reste au système de commande permet à l'opérateur de vérifier les signes à graver ainsi que leurs dimensions et sert à visualiser ce qui doit être gravé v Ces buts sont atteints par une unité d'affichage 54 actionnée par un contrôleur 56 et une mémoire à accès sélectif 58 propres à cette unité ffi La mémoire à accès sélectif 58 est scrutée en permanence par le contr81eur 56 de sorte que ses constantes sont présentées sur l'écran de l'u- nité d'affichage 54 L'ensemble du système fonctionne de la façon suivante Dès que l'appareil est enclenché, le programme contenu dans la mémoire permanente 38 prescrit à l'unité centrale 36 de prendre le mot "DIMENSIONS?" et de le prés#enter sur l'unité d'affichage 54 . Pour cela, l'unité centrale choisit un signe à la fois dans une autre section de la mémoire 38 et le transmet à la mémoire à accès sélectif 58 de l'unité d'affichage . Lorsque les signes sont dans cette mémoire, le contrtleur d'unité d'affichage 58 les lit sur l'écran de cette dernière On fait alors passer l'unité centrale sur le mode de fonctionnement en boucle continue dans lequel elle interroge le clavier jusqu'à obtention d'une série prédéterminée d'instructions significatives .Dans l'exemple représenté, celles-ci comprennent l'un des chiffres 1 à 9 représentant une dimension particulière de signe requise, ou l'ordre d'imprimer (le "Gon utilisant In ligne commandant le retour de chariot de machine à écrire d#un clavier normal ) Si l'ordre "GO" est donné par l'opérateur, l'unité centrale passera immédiatement à la séquence d'opérations de gravure-(exposée ci-après) en prenant les signes se trouvant déjà dans sa mémoire à accès sélectif 40 comme instruction relative aux signes à imprimer plais normalement l'un des chiffres 1 à 9 sera introduit par le clavier, l'effet étant que l'unité centrale consultera la mémoire permanente 38 et transmettra les instructions appropriées à la mémoire à accès sélectif 40, protes à etre utilisées par ltu- nité d'entraSnement des moteurs 52 quand la gravure s'effectuera. En fait, cette instruction déterminera le nombre de pas dont les moteurs devront progresser entre des points significatifs de la matrice pour les balayer (voir plus bas) Une fois enregistrée l'instruction "DIMENSIONS", l'unité centrale choisit les lettres "NOM?" (ou "NOMBRE1,) devant apparattre sur l'unité d'affichage puis passe dans une boucle dans laquelle elle interroge le clavier jusqu'à réception d'une réponse significative . Dans ce cas, outre l'ordre "GO" précité, toute séquence de signes et d'espacements pourra être communiquée par le clavier Supposant qu'on n'a pas appuyé sur la touche "GO", les signes dactylographiés sur le clavier auront pour résultat que l'unité centrale remplacera les instructions de signes contenues dans sa mémoire à accès sélectif 40 par de nouvelles instructions prélevées dans la mémoire permanente 38 . ssn effet, l'informa- tion parvenant à l'unité centrale depuis le clavier 42 prend la forme d'une adresse, dans la mémoire 38, concernant la série d'instructions relative au signe en question .Les instructions emmagasinées dans la mémoire 40 sont également répétées dans la mémoire 58 de l'unité d'affichage et le signe choisi apparaît ainsi sur l'écran de cette dernière Cette suite d'opérations se répète jusqu'à ce que toute la série de signes à graver ait été daatylographiée . les signes peuvent être inspectés sur l'écran et l'appareil peut comporter un dispositif d'effacement permettant de remplacer le dernier signe dactylographié par un signe différent A ce moment ou, comme on l'a déjà dit, précédemment, la touche "GO" peut titre abaissée pour déclencher le travail de gravure Lorsque le signal provenant de cette touche atteint l'unité centrale, cette dernière agit conformément à un sous-programme de gravure enregistré dans la mémoire fixe 38 Pour comprendre comment l'unité centrale agit conformément à ce sous-programme de gravure, il faut savoir comment les signes sont formés et enregistrés dans la mémoire à accès sélectif 40 La figure 4 montre la façon dont les signes sont formés ; on voit que chaque signe est formé sur une matrice de sept carrés sur cinq dont certains contiennent des rentrés et d'autres sont inoccupés , On voit qu'une matrice de 7 x 5 carrés permet de représenter, avec suffisamment d'exactitude, tous les signes alphabétiques et numériques Tout signe peut donc etre enregistré en mémoire sous forme d'un groupe de cinq mots de sept bits d'information chacun, et peut être reproduit par un outil à graver qui marquera la pièce en des points prédétèrminés de la matrice Dans l'exemple représenté, chaque mot emmagasiné dans la mémoire 40 comporte huit bits, ce qui donne un bit de réserve par mot En outre, pour ménager les espacements entre les slgnes,-la matrice de 7 x 5 comporte en outre l'emplacement de deux mots ce qui fait que chaque signe plus son espacement contigu occupe une surface de 7 x 7 carrés le signe est donc gravé sur la pièce en déplaçant l'outil à graver par rapport à la pièce de façon qu'il parcourt tous les carrés de la matrice et ne marque la pièce que lorsqu'il se trouve sur l'un des carrés entrant dans la formation d'un signe déterminé . I1 y a deux façons d'assurer le balayage de la matrice par l'outil : ou bien l'outil le déplaire le long dé l'axe des Y puis revient en avançant d'un cran dans le sens de l'axe des X à la fin de chaque colonne, ou bien il avance le long de l'axe des I puis revient en arrière on se déplaçant d'un cran dents le sens de l'axe des Y à la fin de chaque ligne . Il est évident que si l'on doit graver plus d'un signe, le nombre de changements de sens de l'outil sera moindre avec le second#prccédé .Jonc, dans l'exemple représenté, l'outil est disposé de façon à se déplacer sur la pièce selon une trame comportant des mouvements d'aller et retour dans le sens de l'axe des X et des translatons intermittentes dans le sens de l'axe des Y Pour réaliser ces opérations, 1'unité centrale explore d'abord la ligne de plus petit chiffre significatif des signes à graver enregistrés dans la mémoire 40, c'est à dire la ligne Y = 1 dans la matrice représentée à la figure 4 .Elle transmet cette im- formation, avec le nombre de pas d'entraînement de moteur requis entre des points de la matrice enregistré par suite de la demande de "DIMENSIONS?", à la seconde interface périphérique programmée 50 et à unité d'entraînement des moteurs 52 . le moteur 20, d1 entraînement dans le sens X, sera mis en marche et produire deux pas en avant jusqu'au carré I = 2 / Y = 1 . À cet endroit, l'unité centrale constate que le "bit" d'infarmation concernant ce carré exige l'exécution d'une impression, elle arrêts le moteur 20 au sens X, actionne l'outil par la première interface périphérique programmée 46, l'unité d'entrée/sortie 44 et llex- citateur du solénoSde 48, puis laisse s'écouler un intervalle de temps suffisant pour que l'outil 28 revienne à sa position de départ avant de laisser repartir le moteur 20 pour son pas suivant Cette opération se répète pour le carré I = 3/Y = 1 et ainsi de suite jusqutà l'extrémité de la ligne (dans l'exemple représenté, le carré X = 21/Y = 1) A ce point, du fait de l'absence de tous autres signes, l'unité centrale met en marche le moteur 26, d'entraînement dans le sens Y, pour faire passer l'outil sur la ligne Y - 2 .En mtme temps, l'unit centrale fait permuter les mots formant#la définition des signes dans la mémoire 40,- c'est a dire que le plus petit chiffre significatif devient le plus grand, et ainsi de suite pour tous les chiffres, de sorte que 11 ancien chiffre significatif immédiatement inférieur devient le nouveau chiffre signes ficatif immédiatement supérieur . L'unité centrale lira donc la ligne Y = 2 comme les chiffres significatifs des signes enregis-. trés et ce, dans l'ordre inverse pour prescrire aux moteurs et à l'outil de graver cette ligne Ces opérations se répètent jusqu'à ce que toute la série de signes ait été gravée . A ce moment l'outil est revenu à sa position de repos (X = 1 / Y = 1) et, du fait que les signes enregistrés ont subi huit permutations, ils sont revenus à leur état original . l'unité centrale revient donc à son état d'origine et pourra recommencer une nouvelle séquence lorsqu'on fera apparat- tre la demande "DIMENSIONS?" dans l'unité d'affichage 54 .On devra noter que les caractères restent dans la mémoire 40 et que l'abaissement de la touche "GO" redéclenchera tout le processus de gravure, la même série de signes pouvant ainsi être gravée de façon réitérée On voit que l'emploi de cette forme particulière de trame permet de réduire le nombre d'inversions du moteur pas-à-pas.mais il est évident que l'outil pourrait être. doté d'un mouvement ascendant et descendant sur l'axe des Y et'un mouvement de-- translation sur l'axe des X On voit également que, comme on l'a déjà dit, le nombre de pas des moteurs pas à pas entre chaque point de la matrice de 7 x 5 déterminera les dimensions du signe gravé et qu'en conséquence la réponse à la demande "DI,93N9IONS?" permet de faire varier considérablement les dimensions des signes Bien que la matrice de 7 x 5 représente une échelle commode pour la reproduction de signes alphabétiques et numériques, l'invention convient également à l'emploi de matrices différentes permettant de reproduire d'autres signes tels que, par exemple, des caractères cyrilliques ou arabes il doit également être entendu que le poinçon actionné pneunati- quement 28 n'est qu'un exemple parmi une grande variété d'outils de marquage pouvant entre utilisés et qu'il pourra etre remplacé par des poinçons actionnés hydrauliquement ou#électriquement, ou des dispositifs à rayon laser ou à faisceau d'électrons .L'élément mobile pourra être, soit l'outil, soit la pièce, soit mee tous les deux Si on le désire On voit que, du fait qu'il ne produit qu'une simple indentation et non une ligne continue, le dispositif décrit n'engendre qu'un ne contrainte très faible dans la surface de la pièce, facteur pouvant titre très important dans le marquage de pièces soumises à de fortes contraintes .On pourra également recourir à des pressions et à des outils différents pour produire des impressuions correctes sur des pièces de matières constitutives diver ses On notera également que, du fait que le dispositif utilise un outil (le poinçon 28) pouvant opérer de façon satisfaisante sur toute une gamme de profondeurs, il permet de marquer des surfaces ondulées ou anguleuses de façon plus ou moins satisfaisante selon le degré d'ondulation ou les angles .Il permet également de marquer à l'intérieur d'une partie en retrait Le dispositif qui vient d'entre décrit peut admettre une plus grande complexité : c'est ainsi que l'unité centrale 36 peut être programmée de façon à faire varier la pression de l'air fourni au poinçon selon la réponse à la question "DI2NSIONS?" ce qui permet, du fait de la forme conique de la pointe du poin çon, de donner de plus grandes dimensions à chaque impression lorsqu'on veut graver de plus grands signes en traits apparemment plus épais . le même résultat pourra s'obtenir avec des outils à pointes de rayons différents Le dispositif permet également de graver des numéros de série augmentant d'une unité à chaque gravure pour numéroter une série d'objets moyennant un effort réduit de la part de l'opéra- teur . Chaque progression pourra également être de plusieurs unités et le dispositif pourra même prévoir l'apposition de symboles alphabétiques ou numériques à la fin de chaque série de nombres REVENDICATIONS 1. Machine à marquer ou graver comportant un outil pouvant pro duire une marque sur une pièce, des organes de translation pouvant engendrer un mouvement relatif entre L'outil et la pièce, des organes d'excitation pouvant actionner 7outil, et des organes électroniques de commande des organes de trans lation et des organes d'eycitation, caractérisée en ce que )'outil peut être actionné par intermittences par les organes dlexcitation et que les organes électroniques de commande peuvent commander les organes de translation pour que ces derniers fassent suivre à 1' outil une trame prédéterminée par rapport à la pièce, et les organes d'excitation pour que ces derniers fassent entrer l'outil en action par intermit tences pour produire des marques en des points de son parcours tels que l'impression du signe requis résulte de laqsomme des diverses marques 2. Machine à mouler ou graver selon la Revendication 1, caracté risée en ce que la trame est conformée de façon à permettre l'impression d'un signe à la fois 3 lçechine à marquer ou graver selon la Revendication 1, carac térisée en ce que la trame est conformée de façon à permettre l'impression successive de parties de divers signes 4.Machine à marquer ou graver selon la Revendication 1 caracte risée en ce que chaque signe est formé par des marques faites par l'outil en des points prédéterminésXd'une matrice à 7 points sur 5 5. ha chine à marquer ou graver selon la Revendication 1, caracte risée en ce que les organes de translation comprennent deux moteurs pas-à-pas pouvant chacun déplacer L'outil par rapport à la pièce dans un sens perpendiculaire à celui produit par l'autre moteur 6. Machine à marquer ou graver selon la Revendication 1, carac térisée en ce que l'outil est un poinçon actionné mécanique ment 7. Eslacnine à marquer ou graver selon la Revendication 1, carac térisée en ce que les organes électroniques de commande com prennent une unité centrale pouvant accéder à une mémoire permanente dans flaquelie sont enregistrées les instructions du programme faisant tracer à l'outil son répertoire de si gnes 8. tachine à marquer ou graver selon la Revendication 7, carac térisée en ce qu'elle comporte# un clavier sur lequel peut être dactylographié le signe à imprimer, ledit clavier pou vent prescrire à l'unité centrale l'emploi des instructions appropriées enregistrées dans la mémoire permanente 9.Machine à marquer ou graver selon la Revendication 8, carac térisée en ce qu'elle comporte une mémoire à accès sélectif à laquelle l'unité centrale peut transmettre des- instructions de réalisation du signe choisi, en provenance de la mémoire permanente, après abaissement de la touche du clavier cor respondant audit signe 10. Machine à marquer ou graver selon la Revendication 9, carac tériséè en ce qu'elle comporte une unité d'affichage sur la quelle sont exposés les signes dactylographiés sur le clavier. 11. Machine à marquer ou graver selon la Revendication iO, carac térisée en ce qu'elle comporte une seconde mémoire à accès sélectif associée à l'unité d'affichage, l'unité centrale étant appropriée-à-transmettre à cette seconde mémoire à accès sélectif les détails des signes cousis, l'unit d'a- fichage possédant une possibilité d'exploration continue de ladite seconde mémoire à accès sélectif pour en visualiser la teneur 12.Machine à marquer ou graver selon la Revendication 9, carac térisée en ce que l'abaissement d'une touche codée du clavier prescrit à l'unité centrale de suivre un sous-programme de gravure au cours duquel elle prescrit aux organes de transla tion et aux organes graveurs d'effectuer le marquage ou la gravure 13. Machine à marquer ou graver selon la Revendication la, carac térisée en ce que chaque signe est enregistré sous forme d'u ne pluralité de mots comprenant chacun une pluralité de bits, chaque mot représentant une colonne d'une matrice ponctuelle, l'unité centrale pouvant provoquer l'exploration de chaque signe en explorant les chiffres les moins significatifs des mots, en permutant les mots de façon que le chiffre le moins significatif devienne le chiffre le plus significatif, en ex plorant le nouveau chiffre le moins significatif, et en réi térant ces opérations jusqu a exploration complète du signe 14. Machine à marquer ou graver selon la Revendication 13, carac térisée en ce que l'unité centrale est appropriée à utiliser chacune desdites explorations des chiffres les moins signifi catifs pour prescrire aux organes de translation et aux orga nes a d'excitation de produire une ligne de la trame de façon que cette ligne corresponde à la rangée de chiffres les moins significatifs de l'impression de signes enregistrée 15.Machine à marquer ou graver selon la Revendication 8, carac térisée en ce que l'unité centrale est appropriée à recevoir d'une touche-code du clavier un signal de dimensions et à uti liser ce dernier pour prescrire aux organes de translation d'effectuer le déplacement relatif de l'outil et de la pièce entre des points significatifs de la trame, indispensable à la fixation des dimensions générales du signe à imprimer 16. machine à marquer ou graver selon la Revendication 15, carac térisée en ce que les organes de translation comprennent deux moteurs pas-à-pas, le signal de dimensions du clavier servant à l'unité centrale à déterminer le nombre de pas dont progres seront les moteurs entre deux points successifs de la trame o 17. Machine à marquer ou graver selon la Revendication 15, carac térisée en ce que l'unité centrale est également appropriée à ut liser le signal de dimensions du clavier à déterminer les dimensions de chacune des marques faites par l'outil et dont la réunion constitue le signe imprimé 18. Machine à marquer ou graver selon la Revendication 17, carac térisée en ce que l'outil est un poinçon actionné par une pression de fluide que llunité centrale pourra faire varier conformément au signal de dimensions du clavier pour modifier la profondeur, donc les dimensions, des marques o