Brevet FR2470407A1 — publié le 19810529

La présente invention concerne un dispositif de com- mande numérique permettant de commander le déplacement d'un élément mobile en fonction de données de commande numériques. Un dispositif de commande numérique peut commander le déplacement d'un élément mobile avec une grande précision. Toutefois, si un circuit de distribution d'impulsions ou un circuit d'excitation de servomoteur du dispositif de commande numérique se met à fonctionner de manière incorrecte, il peut alors arriver que l'élément mobile se déplace à une "survitesse", ou vitesse trop élevée. Par conséquent, dans un tel cas, il est non seulement impossible de positionner de manière convenable l'élément mobile, mais, de plus, un outil porté par l'élément mobile peut être amené à entrer en contact avec une pièce à une vitesse d'avance rapide, ce qui peut briser l'outil, fausser la pièce, etc. Pour éviter cet inconvénient, il est normalement prévu de détecter tout état anormal d'un servomécanisme, en vue de l'arrêt immédiat du déplacement de l'élément mobile, et on opère cette détec- tion en vérifiant si le contenu d'un compteur différentiel dépasse une quantité prédéterminée. Cette quantité prédéterminée a été fixée à un niveau relativement grand afin qu'il ne soit pas produit un signal d'état anormal pour une vitesse d'avance rapide normale de l'élément mobile. Par conséquent, même si l'élément mobile commence à se déplacer à une survitesse pendant son mouvement d'avance; le signal d'état anormal ne peut être immédiatement produit. Il est donc difficile d'éviter totalement l'entrée en contact de l'outil avec la pièce à la survitesse. L'invention a pour objet de proposer un dispositif de commande numérique perfectionné permettant d'arrêter immédiatement le déplacement d'un élément mobile lorsque celui-ci commence à se déplacer à une survitesse-. Un autre but de l'invention est de proposer un dis- positif de commande numérique perfectionné dans lequel une donnée autorisée de vitesse d'avance de l'élément mobile est fixée à chaque fois que l'instruction donnant la vitesse d'avance change. En résumé, selon l'invention, il est proposé un dis- positif de commande numérique qui commande la rotation d'un servomoteur relié par une vis de cotmuacide d'avance L l tlment mobile en réponse à une donnée de commande numérique pour déplacer 1'élémenz. mobile d'une quantité d'avance commandée à une vitesse d'avance commandée, comme cela sera mentionné ci-après. Il est prévu un détecteur de vitesse qui mesure la vitesse d'avance réelle ce l'élément mobile. Il est prévu un registre qui mémorise une donnée de vitesse d'avance autorisée. Il est prévu un comparateur qui compare une donnée de vitesse d'avance autorisée délivrée par le registre et une vitesse d'avance réelle délivrée par le détecteur de vitesse de façon à pro- duire un signal d'état anormal lorsque la vitesse d'avance réelle dépasse la vitesse d'avance autorisée. Il est également prévu un processeur qui positionne une donnée de vitesse d'avance autorisée dans le registre à chaque fois que l'instruction donnant la vitesse d'avance commandée est modifiée. La description suivantes conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est un schéma de principe d'un premier mode de réalisation de dispositif de commande numérique selon l'in- vention permettant de commander le déplacement d'un élément mobile; - la figure 2 est un diagramme permettant d'expliquer le fonctionnement du dispositif de commande numérique; l La figure 3 est un graphe montrant la relation qui existe entre la vitesse d'avance et la quantité d'avance de l'élé- ment mobile; - la figure 4 est un diagramme montrant le processus de positionnement d'une donnée de vitesse d'avance autorisée dans un registre; et - les figures 5 et 6 sont respectivement des schémas de principe d'un deuxième et d'un troiéme mode de réalisation de dispositif de commande numérique selon l'invention. Sur les figures, des références identiques désignent des parties identiques ou correspondantes. Sur la figure 1, il est présenté un dispositif de commande numérique, désigné dans son ensemble par la référence 10, qui comporte un processeur 11, par exemple un microprocesseur, auquel est connecté un circuit 12 géné- rateur d'impulsions, ce dernier recevant du microprocesseur, respec- tivement dans un registre de vitesse d'avance FR et un registre de quantité d'avance MR, une donnée de vitesse d'avance commandée et une donnée de quantité d'avance commandée. Lorsqu'il reçoit une donnée de vitesse d'avance et une donnée de quantité d'avance com- mandées du processeur 11, le circuit 12 générateur d'impulsions délivre à un compteur différentiel 13 un train d'impulsions dont la fréquence correspond à la donnée de vitesse d'avance commandée se trouvant dans le registre FR. Le compteur différentiel 13 calcule le nombre exprimant la différence entre les impulsions délivrées et les impulsions de retour produites par un générateur d'impulsions 21, qui sera décrit ultérieurement. Il faut noter que cette différence calculée indique une valeur proportionnelle à la fréquence des im- pulsions délivrées, à savoir à la vitesse d'avance commandée. La différence calculée par le compteur différentiel 13 est appliquée à un convertisseur numérique-analogique 14 afin de transformer le nombre en un signal analogique correspondant, lequel est ensuite appliqué à un amplificateur différentiel sous forme d'une tension de commande de vitesse. Pour commander en retour la vitesse, l'am- plificateur différentiel 15 calcule la différence entre la tension de commande de vitesse reçue du convertisseur numérique-analogique 14 et une tension de réaction de vitesse reçue d'un détecteur de vi- tesse 20, qui sera décrit ultérieurement, et délivre la différence de tension ainsi obtenue à un circuit d'excitation 16. Ce circuit est connecté de manière à exciter un servomoteur à courant continu 17, dont l'arbre de sortie est relié à une vis de commande d'avance 18 en relation de vissage avec un élément mobile 19 portant un outil T. Puisque le circuit d'excitation 16 peut commander la vitesse de rotation du servomoteur 17 en diminuant la tension différentielle délivrée par l'amplificateur différentiel 15 jusqu'à zéro, le servo- moteur 17 tourne à une vitesse qui correspond à la tension de com- mande de vitesse produite par le convertisseur numérique-analogique 14, si bien que l'élément mobile 19 se déplace normalement à une vitesse d'avance commandée. Le détecteur de vitesse 20 est relié à la vis de commande d'avance 18 de façon à mesurer la vitesse d'avance réelle (FBV) de!'él.ment moDile 19. et le générateur d'im- pulsions 21 est également connecté à la vis de commande d'avance 18 de façon à produire une impulsion de réaction (FBP) à chaque fois que la vis de commande d'avance 18 tourne d'un angle prédéterminé. Le dispositif de commande numérique 10 de l'invention comporte en outre un registre 22 de vitesse d'avance autorisée qui est connecté au processeur 11 afin de recevoir de celui-ci une donnée de vitesse d'avance autorisée Va à chaque fois que le pro- cesseur 1l applique une donnée de vitesse d'avance commandée au registre FR du circuit 12 de générateur d'impulsions. La vitesse d'avance autorisée est déterminée de façon à être plus grande que la vitesse d'avance commandée, d'une quantité prédéterminée Da qui est prépositiormnde dans un commutateur numérique DS1 connecté au processeur 11. Le convertisseur numérique-analogique 23 est connecté au registre 22 de donnée de vitesse d'avance autorisée de façon à transformer une donnée de vitesse d'avance autorisée en une tension analogue correspondante qui est appliquée à un comparateur analo- gique 24. Le comparateur analogique 24 est également connecté au détecteur de vitesse 20 de façon à recevoir de celui-ci une tension de réaction de vitesse destinée à être comparée avec la tension analogique délivrée par le convertisseur numérique-analogique 23. Le comparateur 24 est destiné à produire un signal lorsque la vi- tesse d'avance réelle de l'élément mobile 19 dépasse la vitesse d'avance autorisée. Le signal produit par le comparateur 24 est appliqué, comme signal d'état anormal, t une entrée de position- nement S d'une bascule FF. La bascule FF est conçue pour mémoriser l'apparition d'un état anormal et sera positionnée si la vitesse d'avance réelle de l'élément mobile 19 dépasse la vitesse d'avance autorisée. Lorsque la bascule FF est positionnée, elle délivre par sa sortie de positionnement Q un signal de positionnement qui est alors appliqué, comme signal d'arr L d'urgence ESS, au circuit d'excitation 16. Alors, le circuit d'excitation 16 interrompt la rotation du servomoteur 17 par exemple par freinage dynamique. Un signal venant de la sortie de repositionnement Q de la bascule FF sert à allumer une lampe PL d'indication d'état anormal, servant à informer un opérateur de l'apparition d'un état anormal. Le fonctionnement du dispositif de commande numérique 10 de l'invention, par exemple dans le cas du déplacement de l'élément mobile 19 d'une quantité Dt à une vitesse d'avance rapide Fr, sera décrit ci-après en relation avec la figure 2 représentant un dia- gramme explicatif et avec la figure 3 montrant la relation qui existe entre la vitesse d'avance et la quantité d'avance de l'élément mo- bile 19. L'étape I "lire Dt" de la figure 2 concerne la lecture de la quantité d'avance totale Dt sur une bande au moyen d'un lecteur de bande TR (voir figure 1), et l'étape II "Dt> RMC" consiste à posi- tionner la quantité d'avance totale Dt dans un premier registre RMC (non représenté) de la mémoire M (voir figure 1) qui mémorise la quantité restant à parcourir jusqu'à un point final. L'étape suivante III "F-X0" consiste en l'initialisation d'un deuxième registre F (non représenté) de la mémoire M servant à mémoriser une donnée de vitesse d'avance, c'est-à-dire en le positionnement du registre F à zéro. L'étape suivante IV "S=Fr/(à f.N)" consiste à calculer une quantité d'avance au ralenti, soit S, à partir d'une équation S=Fr/(4f.N), o Fr est la vitesse d'avance commandée, N est le déplacement de l'élément mobile 19 correspondant à l'application de N impulsions, et.6f est une unité d'augmentation de la vitesse d'avance. L'étape V "RMC-. S?" consiste à déterminer si le contenu du registre RMC est inférieur ou égal à S. Dans la phase initiale, le contenu du registre RMC est supérieur à S, si bien que le traitement avance jusqu'à l'étape VI-1 "Fi Fr?,dans laquelle i1 est déterminé si le contenu du registre F est supérieur ou égal à la vitesse d'avance commandée Fr. Si le contenu du registre RMC est inférieur ou égal à S dans l'étape V, le traitement passe à une étape VI-2 "F-.2f", o le contenu du registre F se voit soustraire la quantitéatf, puis le traitement passe à une étape VIII "F7 SR", qui sera décrite ci-après. Lorsqu'il a été assuré au cours de l'étape VI-1 que le contenu du registre F est plus petit que Fr, le traitement passe à l'étape VII "F+6 f", o le contenu du registre F est incrémenté de la quantité Of, et l'étape VIII "F-eFR" consiste à positionner le contenu du registre F dans le registre de vitesse d'avance FR du circuit 12 générateur d'impulsions. Lorsqu'il a été vérifié au cours de l'étape VI-1, que le contenu du registre F est supérieur ou égal à Fr, le traitement passe à l'étape VIII. Chaque fois que le contenu du registre F est positionné dans le registre FR au cours de l'étape VIII, le traitement SAFR consistant à positionner une vitesse d'avance autorisée est effectué, comme le montre la figure 4. Sur la figure 4, on voit qu'une étape IX-a "lire Da" consiste à lire la quantité autorisée Da à partir du commutateur numérique DS1, puis l'étape IX-b "Va = FR+Da" consiste à calculer la vitesse d'avance autorisée Va à partir de l'équation Va = FR+Da. Au cours de l'étape IX-c "Va-i22", la vitesse d'avance autorisée Va est positionnée dans le registre 22 de vitesse d'avance autorisée. Après cela, il y a retour au traitement principal. L'étape X "N-1!4R" consiste à positionner la quantité du déplacement N dans le registre 14R de quantité d'avance, et, dans l'étape XI "délivrance d'impulsions", la délivrance d'une impulsion commence. L'étape XII "terminée? " consiste à déterminer si la distri- bution d'impulsions est terminée. Lorsqu'il est assuré dans l'étape 12 que la distribution d'impulsions est achevée, le traitement passe à l'étape XIII "RMC-N", ou le contenu du registre RIC se voit soustraire la quantité N. L'étape XIV "RMIC=O" consiste à déterminer si le conte- nu du registre est égal à zéro. Lorsqu'il est assuré au cours de l'étape XIV que le contenu du registre RMC est égal à zéro, le traite- ment s'arrête C'fin"). Toutefois, lorsqu'il est montré au cours de l'étape XIV que le contenu du registre RMC n'est pas égal à zéro, le traitement revient à l'étape V (renvoi A). Comme cela a été indiqué ci-dessus, chaque fois le contenu du registre F est positionné dans le registre FR de vitesse d'avance au cours de l'étape VITI, une vitesse d'avance autorisée Va correspondante est positionnée dans le registre 22 de vitesse d'avance autorisée. Par conséquent, il est possible de déterminer si l'élément mobile 19 se déplace à une "survitesse", même pendant son accélération ou son ralentissement. On se reporte maintenant à la figure 5 qui présente un deuxième mode de réalisation et o on voit que le compteur différen- tiel 13 est connecté en sortie à un comparateur numérique 25. Ce dernier est également connecté au registre 22 de vitesse d'avance autorisée de façon à recevoir de celui-ci la donnée de vitesse d'avance autorisée. Lorsque le signal de sortie du compteur différentiel 13 dépasse le signal de sortie du registre 22 de vitesse d'avance auto- risée, le comparateur numérique 25 délivre un signal qui est appliqué à l'entrée de positionnement S de la bascule FF de façon à positionner cette dernière. Sur la figure 6 représentant un troisième mode de réali- sation, on peut voir que le compteur différentiel 13 est connecté en sortie à un dispositif de traitement 26. Ce dispositif 26 est lui- même connecté au registre 22 de vitesse d'avance autorisée afin de recevoir de ce dernier la donnée de vitesse d'avance autorisée. Le dispositif de traitement 26 calcule la différence existant entre les signaux de sortie du compteur différentiel 13 et du registre 22 de vitesse d'avance autorisée et applique la valeur de différence cal- culée à un comparateur numérique 27. Celui-ci compare le signal de sortie du dispositif de traitement 26 avec une quantité autorisée positionnée dans un commutateur numérique DS2 et délivre un signal qui positionne la bascule FF lorsque le signal de sortie du dispositif de traitement 26 dépasse la quantité autorisée positionnée dans le commutateur numérique DS2. Il faut noter que, dans ce troisième mode de réalisation, le commutateur numérique DS1 est omis et que, par conséquent, le registre 22 de vitesse d'avance autorisée reçoit du processeur 11 une donnée de vitesse d'avance qui est positionnée dans le registre FR de vitesse d'avance. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du dispositif dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses va- riantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif de commande numérique permettant de commander la rotation d'un servomoteur (17) connecté par l'intermédiaire d'une vis (18) de commande d'avance à un élément mobile (19) en réponse à des données de commande numériques pour dépla ce r l'élément mobile d'une quantité d'avance commandée à une vitesse d'avance com- mandée, le dispositif de commande numérique étant caractérisé en ce qu'il comprend: un détecteur de vitesse (20) qui mesure la vitesse d'avance réelle de l'élément mobile; un registre (22) qui mémorise une donnée de vitesse d'avance autorisée; un comparateur (24; 25; 27;) qui compare la donnée de vitesse d'avance autorisée dudit registre et la vitesse d'avance réelle du détecteur de vitesse et qui délivre un signal d'état anor- mal lorsque la vitesse d'avance réelle dépasse la vitesse d'avance autorisée; et un moyen (11) qui positionne une donnée de vitesse d'avance autorisée dans ledit registre à chaque fois que la vitesse d'avance commandée varie. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend: un processeur (11) qui délivre une donnée de vitesse d'avance commandée et une donnée de quantité d'avance commandée; un circuit (12) générateur d'impulsions connecté au processeur afin de recevoir de celui-ci une donnée de vitesse d'avance commandée et une donnée de quantité d'avance commandée de façon à délivrer un train d'impulsions dont la fréquence correspond à la donnée de vitesse d'avance commandée; un générateur d'impulsions (21) qui produit une impul- sion de réaction à chaque fois que la vis de commande d'avance tourne d'un angle prédéterminé; un compteur différentiel (13) qui calcule la différence entre les impulsions délivrées par le circuit générateur d'impulsifs C.2) et les impulsions de réaction venant du générateur d'impulsions (21); un premier convertisseur numérique-analogique (14) qui transforme le signal de sortie du compteur différentiel en un signal analogique correspondant; un amplificateur différentiel (15) qui calcule la dif- férence entre les signaux de sortie du premier convertisseur numé- rique analogique et du détecteur de vitesse; un circuit d'excitation (16) qui commande la rotation du servomoteur en réponse au signal de sortie de l'amplificateur différentiel; ledit registre (22) étant connecté au processeur de façon à recevoir une donnée de vitesse d'avance autorisée de celui- ci à chaque fois que le processeur applique au circuit générateur d'impulsions une donnée de vitesse d'avance commandée; un deuxième convertisseur numérique-analogique (23) qui transforme le signal de sortie dudit registre en un signal analogique correspondant; ledit comparateur étant un comparateur analogique (24) qui compare le signal de sortie du deuxième convertisseur numérique- analogique avec le signal de sortie du détecteur de vitesse et qui délivre un signal lorsque le signal de sortie du détecteur de vitesse dépasse le signal de sortie du deuxième convertisseur numérique- analogique; et une bascule (FF) répondant audit signal du comparateur en amenant le circuit d'excitation à interrompre la rotation du servomoteur. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le comparateur est un comparateur numérique (25) qui compare le signal de sortie du compteur différentiel avec le signal de sor- tie du registre et qui délivre un signal lorsque le signal de sortie du compteur différentiel dépasse le signal de sortie du registre. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de traitement (26) qui calcule la dif- férence entre les signaux de sortie du compteur différentiel et du registre, le comparateur étant un comparateur numérique (27) qui compare le signal de sortie du dispositif de traitement avec une valeur autorisée prédéterminée et qui délivre un signal lorsque le signal de sortie du dispositif de traitement dépasse la valeur auto- risée prédéterminée.