Brevet FR2516837A1 — publié le 19830527

l Procédé de détermination d'un système de coordonnées dans un centre d'usinage. La présente invention se rapporte à un procédé de détermina- tion d'un système de coordonnées dans un centre d'usinage, dans lequel le changement d'outil s'effectue après que le porte-outil a été ramené à l'origine des axes des coordonnées machine. Généralement, pour que le centre d'usinage exécute l'usinage demandé, il faut établir un programme d'usinage Lorsqu'on établit ce programme d'usinage, il n'y a aucun moyen de connaître la position dans laquelle se trouve une pièce à usiner, par rapport au point origine des axes de coordonnées machine(désigné ci-après par l'appellation "point zero machine" ou PZM) Un système de coordonnées est donc choisi indépendamment dans le programme et, lorsque l'usinage s'effectue pratiquement, les valeurs des coordonnées machine X 0, Yo et Zo du point origine des axes de coordonnées choisi dans le programme (dési- gné ci-après par l'appellation "point zéro programme'r ou PZP), par rapport au point zéro mnachine PZM dans la direction des axes X et Y (parallèles au plan de la feuille de la figure 1) et dans la direction de l'axe Z (perpendiculaire au plan de la feuille de la figure 1), sont intro- duites dans le centre d'usinage En conséquence, les valeurs des coor- données du point de départ des usinages dans le programme, par exem- ple le point Pl (xl, yl, zl), exprimées en fonction des valeurs des coor- données par rapport au point zéro programme PZP, sont converties en valeurs des coordonnées machine (Xl, Y 1, Z 1) par rapport au point zéro machine PZM et l'outil est déplacé au point de coordonnées machine (Xl, Y 1, Zl) pour effectuer l'usinage requis. Jusqu'à présent, l'introduction des valeurs des coordonnées ma- chine (Xo, Yo, Zo) du point zéro programme PZP était effectuée par un opérateur qui mesurait par un procédé approprié la distance séparant le point zéro programme PZP du point zéro machine PZM, après le mon- tage de la pièce 3 sur la machine, et qui introduisait, par l'intermédiai- re d'un clavier ou d'un dispositif analogue, la distance mesurée Selon ce procédé bien connu, il faut passer par le stade de mesure des valeurs 16837 de coordonnées (Xo, Yo, Zo) avant de s'occuper de l'usinage, ce qui a pour conséquence un temps de préparation assez long et une tâche peu pratique pour l'opérateur. Selon un autre procédé proposé, les valeurs des coordonnées (Xo, Yo, Zo) sont déterminées à l'avance afin d'éliminer la nécessité de la mesure de la distance par l'opérateur Cependant, ce procédé né- cessite le montage de la pièce 3 sur la machine avec un degré élevé de précision peu pratique à réaliser et au prix de beaucoup de peine et de temps. Dans le cas d'une machine unifonctionnelle qui n'utilise pas de changement d'outil, telle qu'une perceuse à commande numérique, on peut conduire la machine en utilisant la position initialement réglée de l'outil comme point zéro programme PZP Cependant, ce procédé n'est pas applicable à un centre d'usinage qui utilise divers outils ayant des longueurs variées dans la direction de l'axe de la broche, c'est-à-dire dans la direction de l'axe Z, car l'outil ne peut pas être ramené au point zéro programme PZP si sa portée est modifiée en raison du changement d'outil L'opérateur est donc obligé de mesurer et d'introduire le point de coordonnées (Xo, Yo, Zo) chaque fois qu'il opère un changement d'outil, ou de déplacer l'outil au point zéro programme PZP au moyen d'une instruction manuelle et d'effectuer un nouveau positionnement du point zéro programme PZP, bien qu'en pratique un tel positionnement soit souvent rendu impossible du fait de la continuation de l'usinage Il n'est donc pas pratique d'adopter le procédé de commande de machine unifonctionnelle pour commander la position de l'outil dans un centre d'usinage. Cet inconvénient est particulièrement grave dans le cas d'usi- nage par petites quantités d'une pièce 3 de forme relativement-simple, le point zéro programme PZP étant repéré directement sur la pièce. Dans ce cas, le rendement de l'opération d'usinage diminue de manière peu souhaitable, du fait que l'opérateur doit mesurer et introduire les valeurs de coordonnées (Xo, Yo, Zo) mentionnées ci-dessus, bien qu'il désire vivement démarrer l'usinage. En conséquence, un objet de la présente invention est de fournir 16837 un procédé perfectionné de détermination d'un système de coordonnées dans un centre d'usinage, qui permet d'éliminer, quel que soit le chan- gement d'outil, la mesure du point zéro programme PZP dans le sys- tème de coordonnées machine et le positionnement répété de ce point zéro programme PZP, de manière à réduire le temps de préparation et à soulager la tâche de l'opérateur en surmontant les difficultés dé- crites ci-dessus de l'art antérieur. Un autre objet de la présente invention est de fournir un procé- dé perfectionné de détermination d'un système de coordonnées dans un 1 o centre d'usinage, qui permet d'éliminer la nécessité du montage de la pièce par rapport au point zéro machine PZM avec un degré élevé de précision peu pratique à réaliser. La présente invention a encore pour objet de fournir un procédé perfectionné de détermination d'un système de coordonnées dans un cen- tre d'usinage, qui permet à l'opérateur de démarrer immédiatement l'usinage lorsque le point zéro programme PZP a été repéré sur la pièce. A cet effet, la présente invention fournit un procédé de détermi- nation d'un système de coordonnées dans un centre d'usinage, ce pro- 201 cédé comprenant les stades suivants: fixation d'un point de référence par rapport à un point zéro programme en un endroit prédéterminé d'un axe de coordonnée dont l'origine coïncide avec le point zéro programme; calcul et détermination des valeurs des coordonnées machine du point de référence par rapport à un point zéro machine en faisant coïncider une partie de l'outil servant de référence avec le point de référence; calcul et détermination des valeurs des coordonnées machine du point zéro programme à partir du point de référence; et correction, lors d'un changement d'outil, des valeurs des coordonnées machine du point zéro programme, conformément à la différence de longueur des deux outils, en extrayant les données relatives à la longueur des outils d'une mé- moire fichier dans laquelle sont mémorisées les longueurs d'outils dans la direction de l'axe de la broche de la machine-outil. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la des- cription suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans les- quels les figures 1 et 2 sont des vues en plan représentant la rela- tion de position entre un point zéro machine PZM et un point zéro pro- gramme PZP; et la figure 3 est un schéma fonctionnel de commande d'un exem- ple de centre d'usinage auquel s'applique la présente invention. La figure 3 représente un centre 1 d'usinage équipé d'une unité Z de commande principale à laquelle sont reliées une mémoire 5 d'en- registrement des programmes dans laquelle est stocké un programme d'usinage établi sur la base d'un point zéro programme PZP, une unité 6 de décision des changements d'outils, une mémoire fichier 7 des ou- tils dans laquelle sont stockées des DONNEES telles que la longueur, le diamètre etc des outils utilisés pour l'usinage, une unité 9 de cal- cul et de détermination des coordonnées, une unité 10 de commande des arbres, etc Des moteurs de commande 1 l A, ll B et ll D entraînant respec- tivement les arbres suivant les axes X, Y et Z, sont connectés à l'uni- té 10 de commande des arbres Ces moteurs de commande li A, ll B et 1 l D sont équipés de transducteurs 12 A, 12 B et 12 D prévus pour créer des impulsions S Pi, SP 2 et SP 3 de positionnement en synchronisation avec la rotation des arbres des moteurs de commande ll A, ll B et ll D. Ces transducteurs 12 A, 12 B et 12 D sont reliés à l'unité 9 de calcul et de détermination des coordonnées par l'intermédiaire d'un compteur 13 au- quel est relié également un interrupteur 16 à bouton-poussoir. Pour faire fonctionner le centre 1 d'usinage construit comme on vient de le décrire, l'opérateur déplace l'outil 17 depuis le point zéro machine PZM représenté à la figure 1, jusqu'à un point K de référence repéré sur la pièce 3 et désigné sur les dessins d'usinage, afin de faire coïncider avec ce point K de référence une partie de l'outil 17 servant de référence, par exemple la pointe de cet outil. Le déplacement de l'outil 17 est effectué par la rotation des arbres des moteurs de commande 1 l A, 11 B et ll D conformément aux instructions données par l'unité 2 de commande principale par l'inter- médiaire de l'unité 10 de commande des arbres Pendant le déplacement de l'outil 17, les transducteurs 12 A, 12 B et 12 D créent des impulsions SPI, SP 2 et SP 3 de positionnement en synchronisation avec la rotation des arbres des moteurs respectifs, de sorte que la position de l'outil 17 par rapport au point zéro machine PZM peut Utre connue par une addi- tion et une soustraction correctes du nombre des impulsions, effectuées par le compteur 13, compte tenu des sens de rotation des arbres des rno- teurs respectifs l IA, 113 B et 1 i D Lorsque l'outil a atteint le point o sa partie servant de référence coïncide avec le point K de référence, l'opé- rateur appuie sur l'interrupteur 16 à bouton-poussoir de sorte qu'une im- pulsion de commande SEP est envoyée par l'interrupteur 16 au compteur 13 Ce dernier bloque alors les nombres TX, TY, TZ d'impulsions S Pi, SPZ 2 et SP 3 atteints respectivement pour les moteurs 11 A, 11 B et 11 D au moment de l'application de l'impulsion de commande SEP Les valeurs bloquées sont envoyées à l'unité 9 de calcul et de détermination des coor- données. Lorsqu'elle reçoit les nombres TX, TY et TZ d'impulsions, l'unité 9 calcule les valeurs de coordonnées machine (Xk, Yk, Zk) du point K de référence de la pièce 3, et elle considère ce point K de réfé- rence commre étant le point zéro programme PZP dont les valeurs de coordonnées Xo, Yo, Zo sont respectivementagales à Xk, Yk, Zk, ce qui permet de déterminer un systèmne de coordonnées dont l'origine coin- cide avec le point zéro programmnre PZP. Après la détermination de ce système de coordonnées, l'unité 2 de commandle principale envoie une instruction pour démarrer l'usinage effectif En réponse à cette instruction, l'unité 9 de calcul extrait de la rnmémoire 5 d'enregistrement des programmes le programme d'usinage PRO établi sur la base du point zéro programme PZP et elle convertit les valeurs des coordonnées (xl, yl, zl) du point Pl (figure 1) dans le programme PRO en valeurs de coordonnées machine (Xl, Y 1, Z 1) en uti- lisant les valeurs de coordonnées (Xo, Yo, Zo) du point zéro programme PZP L'unité 10 de commande des arbres actionne ensuite les moteurs de commande 11 A, 11 B et 11 D en conformité avec les valeurs des coor- données machine calculées (XI, Yl, Z 1) afin de déplacer l'outil 17 jus- qu'au point Pl qui représente la position de départ des usinages. 16837 Le programme d'usinage PRO se déroule ensuite successive- ment en fonction des valeurs des coordonnées machine (X, Y, Z). Lorsqu'apparaît une demande de changement d'outil après que l'outil 17 a terminé son usinage, cet outil 17 est ramené de force, avec la broche qui le maintient, au point zéro machine PZM Pendant ce temps, l'unité 6 de décision du changement d'outil choisit l'outil 17 qui doit rem- placer l'outil 17 utilisé jusqu'à alors, et extrait la longueur LI de ce nouvel outil 17 dans la direction de l'axe Z, c'est-à-dire dans la direc- tion de la broche supportant l'outil 17 La longueur LI ainsi extraite est transmise à l'unité 9 de calcul, Cette dernière compare alors la longueur Li avec la longueur L 2 de l'outil qui était utilisé pour déterminer les va- leurs des coordonnées machine (Xo, Yo, Zo) du point zéro programme PZP Lorsque les longueurs LI et-L 2 ne sont pas égales entre elles, la valeur de la coordonnée machine Zo du point zéro programme PZP dans la direction de l'axe Z est modifiée après le changement de l'outil 17 Il faut donc corriger la valeur de la coordonnée Zo en conformité avec la longueur Ll du nouvel outil Ceci revient à dire que les valeurs des coordonnées machine (Xo, Yo, Zo) du point zéro programme PZP sont déterminées par la distance de déplacement de l'outil 17 par rapport au point zéro machine MZP lorsque la partie de l'outil 17 servant de réfé- rence est déplacée en conformité avec le point K de référence Toute mo- dification de la longueur Ll, L 2 de l'outil dans la direction de l'axe de la broche provoque donc naturellement une modification de la distance du déplacement dans la direction de l'axe Z vers le point K de référence, c'est-à-dire du nombre TZ d'impulsions et, donc, de la valeur de la coordonnée Zo. Lorsque le changement d'outil est terminé, l'unité 2 de comman- de principale ramène l'outil 17, par l'intermédiaire de l'unité 10 de com- mande des arbres, au point zéro programme PZP en conformité avec la valeur corrigée de la coordonnée Zo et elle passe immédiatement au stade suivant d'usinage conformément au programme d'usinage PRO Il va sans dire qu'aucune correction de la valeur de la coordonnée Zo n'est nécessaire lorsque la longueur LJ du nouvel outil est égale à la longueur L 2 de l'outil utilisé auparavant. Dans l'exemple de réalisation décrit ci-dessus en relation avec la figure 1, le point K de référence est choisi de manière à coincider avec le point zéro programme PZP et les valeurs des coordonnées ma- chine (Xk, Yk, Zk) du point K de référence sont utilisées comme valeurs des coordonnées machine (Xo, Yo, Zo) du point zéro programme PZP. Cette solution n'est cependant pas la seule et, comme le comprendra fa- cilement l'homme de l'art, les valeurs des coordonnées machine (Xo, Yo, Zo) du point zéro programme PZP peuvent Utre calculées et déter- minées de la manière suivante, Comme le représente la figure 2, le point K de référence est fixé en un point prédéterminé (xk, yk, zk) d'un systeme de coordonnées dont l'origine est située au point zéro program- me PZP, et on calcule et on détermine les valeurs des coordonnées ma- chine (Xk, Yk, Zk) du point K de référence en faisant co'incider la partie de l'outil 17 servant de référence avec le point K de référence Dans ce calcul, les valeurs des coordonnées (xk, yk, zk) mentionnées ci- dessus sont introduites dans l'unité 9 de calcul et de détermination des coor- données, par l'intermédiaire d'un moyen approprié d'introduction tel que le programme d'usinage PRO ou le clavier, afin que cette unité 9 puisse calculer et déterminer les valeurs des coordonnées machine (Xo, Yo, Zo) du point zéro programme PZP. pour calcujer et déterminer Comme on vient de le décrire, suivant la presente invention,/les valeurs des coordonnées machine (Xk, Yk, Zk) d'un point K de référence, on fixe le point K de référence par rapport au point zéro programme en un point (xk, yk, zk) d'un système de coordonnées dont l'origine c 6 incide avec le point zéro programme PZP et on fait ensuite coïncider la partie de l'outil 17 servant de référence avec le point K de référence Les va- leurs des coordonnées machine (Xo, Yo, Zo) du point zéro programme PZP sont ensuite calculées et déterminées à partir du point K de réfé-. rence En outre, lorsqu'un changement d'outil est opéré, la valeur de coordonnée machine Zo du point zéro programme PZP est corrigée en conformité avec la différence entre les longueurs L 1 et L 2 des outils qui participent à ce changement. On peut donc éliminer complètement la tache peu commode de mesure manuelle des valeurs des coordonnées machine (Xo, Yo, Zo) du point zéro programme PZP par l'opérateur, ainsi que le positionnement répété du point zéro programme PZP à chaque changement d'outil. La présente invention permet donc de réduire de manière re- marquable le temps de préparation et de soulager effectivement l'opéra- teur. En outre, puisque les valeurs des coordonnées machine (Xo, Yo, Zo) du point zéro programme PZP sont déterminées après le montage de la pièce 3 sur la machine, l'opérateur est débarrassé de la tâche peu commode de montage de la pièce 3 avec un degré élevé de précision, peu pratique à réaliser, par rapport au point zéro machine PZM, de sorte que le montage de la pièce peut s'effectuer rapidement et facilement Cet avantage est particulièrement intéressant dans le cas d'usinage par pe- tites quantités d'une pièce de forme relativement simple, le point zéro programme PZP étant repéré sur la pièce, car dans ce cas la machine peut commencer immédiatement l'usinage simplement en faisant coïnci- der la position de l'outil avec le point zéro programme PZP, c'est-à-dire en utilisant le point zéro programme PZP comme point K de référence, ce qui assure une amélioration remarquable du rendement du travail d'usinage. En fixant le point K de référence en conformité avec le point zéro programme PZP, on peut obtenir directement la coïncidence des valeurs des coordonnées machine (Xk, Yk, Zk) du point K de référence avec les valeurs des coordonnées (Xo, Yo, Zo) du point zéro programme PZP De ce fait, on peut éliminer le calcul effectué pour déterminer les valeurs des coordonnées machine du point zéro programme PZP à partir des valeurs des coordonnées machine du point K de référence, et obtenir une détermination proportionnellement plus rapide des valeurs des coor- données machine du point zéro programme PZP, détermination qui per- met à son tour une vitesse plus grande de commande. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réali- sation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 16837 REVENDICATIONS 1 Procédé de détermination d'un système de coordonnées dans un centre ( 1) d'usinage, caractérisé en ce qu'il comprend les stades de fixation d'un point (K) de référence par rapport à un point zéro programme (PZP) en un endroit prédéterminé d'un axe de coordonnée dont l'origine coïncide avec le point zéro programme (PZP); calcul et détermination des valeurs des coordonnées machine (Xk, Yk, Zk) de ce point de référence par rapport à un point zéro machine (PZM) en faisant coïncider une partie de l'outil ( 17) servant de référence; calcul et détermination des valeurs des coordonnées machine (Xo, Yo, Zo) du point zéro programme (PZP) à partir du point de référence; et correction, lors d'un changement d'outil, des valeurs des coordonnées machine du point zéro programme, conformément à la différence de longueur des deux outils, en extrayant les données relatives à la longueur des outils d'une mémoire fichier ( 7) dans laquelle sont mémorisées les longueurs d'outils dans la direction de l'axe de la broche de la machine-outil. 2 Procédé de détermination d'un système de coordonnées dans un centre ( 1) d'usinage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le point (K) de référence est fixé en conformité avec le point zéro programme (PZP). 3 Procédé de détermination d'un système de coordonnées dans un centre ( 1) d'usinage suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un point repéré sur la pièce est utilisé comme point zéro programme (PZP).