Brevet FR2577698A1 — publié le 19860822

Procédé et installation de commande des déplacements simultanés des deux extrémités d'un portique qui porte une tête d'usinage de précision à grande vitesse. L'invention concerne la commande des déplacements simultanés des deux extrémités d'un portique (traverse simple ou supportée par deux montants) qui porte une tête d'usinage de précision à grande vitesse (pour le fraisage ou le découpage, par exemple) et qui est supporté par deux glissières parallèles. Pour de telles applications, il est évidemment exclu d'envisager l'entraînement du portique par une seule de ses extrémités et même par chacune de ses extrémités au moyen de deux transmissions entrainées par un moteur unique central, car les décalages possibles entre les vitesses d'avancement des deux extrémités du portique seraient incompatibles avec l'obtention d'un usinage rapide de précision.L'invention se place dans le cadre des installations connues qui comportent : deux moteurs électriques munis de capteurs de vitesse, servant à l'entraînement des deux extrémités du portique par l'intermédiaire de deux transmissions mécaniques aussi courtes que possible ; une installation de commande numérique ; un cap teur de position du portique relié à l'entrée de l'installation de commande numérique par une boucle de régulation de position ; et deux régulateurs de vitesse desdits moteurs, respectivement. En vue d'essayer de bien synchroniser lesmouvements d'avance des deux extrémités du portique, on a déjà proposé d'agir sur le régulateur de vitesse de l'un des deux moteurs en y injectant un signal de correction fourni, par l'installation de commande numérique, en réponse à la différence des informations fournies par deux capteurs de position des deux extrémités du portique, respectivement.Toutefois, une telle solution ne donne pas entière satisfaction dans des machines d'usinage de précision à grande vitesse, car le temps de réponse de l'installation de commande numérique est trop long, cette dernière fonctionnant, en effet, par échantillonnage avec une fréquence qui est seulement de l'ordre de 120 Hz; sa fréquence de coupureét,nt.de l'ordre de ; Si l'on considère une machine-outil qui travaille avec une vitesse d'avance de 10 m/mn par exemple, une correction à une fréquence de 120 Hz se produit à des intervales de temps pendant lesquels le portique parcourt 1,4mm. Or, il est clair qu'on ne peut pas tolérer qu'une extrémité du portique puisse prendre une avance de 1,4mm par rapport à l'autre extrémité. L'invention a pour but de perfectionner les installations existantes en vue de remédier à l'incon vénient qu'on vient de signaler. A cet effet, l'invention vise d'abord un procédé qui consiste en ce qu'on informe, en outre, le régulateur de vitesse de l'un des moteurs par la différence algébrique des indications fournies par deux résolvers montés directement respectivement sur les arbres des deux moteurs. On réalise ainsi une boucle de synchronisation dont le temps de réponse peut être extrêmement court, par exemple cinq fois plus court que par l'utilisation d'une correction effectuée par l'intermédiaire de l'installation de commande numérique. L'invention vise aussi une installation pour la mise en oeuvre du procédé préconisé, qui comporte une boucle de synchronisation composée d'un module électronique dont la sortie est reliée à l'entrée du régulateur de vitesse de l'un des deux moteurs et dont l'entrée est reliée, simultanément, à deux résolvers accouplés directement aux arbres des deux moteurs respectivement, ledit module électronique étant conçu et agencé pour délivrer une tension algébrique de correction qui est fonction de l'écart angulaire instantané existant entre les deux résolvers. L'invention est applicable aussi bien aux portiques constitués par une simple traverse reposant directement sur les deux glissières, qu'à ceux dont les deux extrémités sont solidaires des parties supe- rieures de deux montants dont les pieds reposent euxmêmes sur les glissières. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin dont la figure unique illustre, à titre d'exemple, un mode de réalisation d'une installation suivant l'invention pour la commande des déplacements d'un portique de machine à fraiser ou à découper à grande vitesse. Sur le dessin, on a représenté, d'une manière simplifiée, la silhouette du portique désigné dans son ensemble par 1 qui fait corps avec les parties sur rieures de deux montants 2, 3 dont les pieds coulissent sur deux glissières horizontales parallèles 4, 5 d'un banc 6. La pièce à usiner 7 est fixée sur le banc, tandis que la tête d'usinage 8 coulisse horizontalement sur le portique dans une direction ortho- - gonale à celle des glissières 4, 5 du banc. Les déplacements du portique le long des glissières 4, 5 sont assurés par deux moteurs electriques Ni, M2 dont les carcasses sont respectivement solidaires des pieds des deux montants 2, 3, tandis que leurs arbres sont reliés au banc fixe par l'in termédiaire de deux transmissions mécaniques aussi courtes que possible, que l'on a représentées schématiquement sous la forme de deux pignons dentés 11, 12 respectivement fixés sur les arbres des deux moteurs et en prise avec deux crémaillères 13, 14 fixées de chaque coté du banc 6 dans des directions parallèles à celles des deux glissières 4, 5. On pourrait utiliser d'autres types de transmissions mécaniques, par exemple des vis à billes. Le fonctionnement des moteurs est régi par une installation de commande numérique CN à l'entrée de laquelle sont amenés les signaux de consigne de marche et de vitesse des moteurs. L'arrêt des moteurs est assuré par une boucle de régulation de position BRP qui conduit aussi, à l'entrée de l'installation de commande numérique CN, le signal émis par un capteur de position CP placé d'un côté du portique. La vitesse des deux moteurs Ml, M2 est maintenue à la valeur de consigne au moyen de deux régulateurs de vitesse RV1, RV2 informés, à la fois par la commande numérique CN et par deux boucles de régulation de vitesse BRVl et BRV2 qui leur amènent les signaux émis, respectivement par deux capteurs de vitesse CVl, CV2 des deux moteurs Mi, M2. Ces capteurs de vitesse peuvent être, par exemple, des alternateurs ou des dynamos tachymétriques. La précision de la régulation simultanée des vitesses des deux moteurs, est considérablement améliorée, suivant l'invention, par l'adjonction d'une boucle de synchronisation B.SYN qui comporte un module électronique ?4E dont la sortie est reliée à l'entrée du régulateur de vitesse de l'un des deux moteurs, en l'occurence le régulateur de vitesse RV2 du moteur M2, et dont l'entrée est reliée, simultanément, à deux résolvers RES1, RES2 accouplés directement aux arbres des deux moteurs Mi, M2, respectivement. Le module électronique ME est conçu et agencé pour délivrer une tension algébrique de correction "tc" qui est fonction de l'écart angulaire instantané a11 existant entre les deux résolvers.Il est, par exemple du type EM 113 fabriqué par la Société INLAND 17 Bis avenue de Stalingrad 78190TRAPPES. On peut ainsi réaliser une boucle de synchronisation des vitesses des deux moteurs avec une fréquence de coupure au moins égale à 650 Hz, c'est-àdire avec une constante de temps inférieure à 1,5 milliseconde, performance que l'on peut considérer comme très satisfaisante dans l'état actuel de la technique des machines-outils travaillant avec des grandes vitesses d'avance. Cette boucle de synchronisation des vitesses des deux moteurs constitue une sorte de liaison connue sous le nom d"'arbre électrique", avec une fréquence de coupure plus de six fois supérieure à celle de l'asservissement de vitesse des moteurs régie par les deux boucles de régulation de vitesse BRV1 et BRV2 sous le contrôle des capteurs de vitesse CV1, CV2. L'ensemble mécanique est réduit à sa plus simple expression de sorte qu'il peut posséder une grande rigidité en harmonie avec celle de l'installation électronique de commande des mouleurs REVENDICATIONS 1. Procédé de commande des déplacements simul tanés à grande vitesse des deux extrémités d'un portique qui porte une tête d'usinage de précision et qui est supporté par deux glissières parallèles, à partir d'une installation de commande numérique, au moyen de deux transmissions mécaniques entrainees, respectivement, par deux moteurs électriques équipés de régulateurs de vitesse informés, à la fois, par l'installation de commande numérique et par deux capteurs de vitesse des deux moteurs, respectivement, la mise en position du portique étant assure, par l'intermédiaire des deux moteurs sous le contrôle d'un capteur de position dudit portique, caractérisé en ce qu'on informe, en outre, le régulateur de vitesse de l'un des moteurs par la différence algébrique des indications de décalage angulaire entre les deux arbres fournies, par exemple par deux résolvers montés directement respectivement sur les arbres des deux moteurs. 2. Installation de commande des déplacements simultanés à grande vitesse des deux extrémités d'un portique qui porte une tête d'usinage de précision et qui est supporté par deux glissières parallèles, comportant : deux moteurs électriques munis de capteurs de vitesse, servant à l'entraînement des deux extrémités du portique par l'intermédiaire de deux transmissions mécaniques, respectivement ; une installa tion de commande numérique ; un capteur de position du portique relié à l'entrée de l'installation de commande numérique par une boucle de régulation de position ; et deux régulateurs de vitesse desdits moteurs, respectivement ; caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, une boucle. de synchronisation (B.SYN) composée d'un module électronique (ME) dont la sortie est reliée à l'entrée du régulateur de vitesse (RV2) de l'un (M2) des deux moteurs et dont l'entrée est reliée, simultanément, à deux résolvers (RESl, RES2) accouplés directement aux arbres des deux moteurs (M1, M2) respectivement, ledit module électronique étant conçu et-agencé pour délivrer une tension algébrique de correction (tc) qui est fonction de l'écart angulaire.instantané existant entre les deux résolvers. 3. Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les deux extrémités du porti que (l) sont supportées par les glissières (4, 5) par l'intermédiaire de deux montants (2, 3), tandis que les deux transmissions mécaniques précitées (11, 13 et 12, 14) sont interposées entre les pieds des dits montants et les glissières correspondantes.