Brevet FR2610556A1 — publié le 19880812

"SYSTEME DE CONTROLE ELECTRONlQUE D'UNE MACHINE A ELECTROEROSION PAR PENETRAT1ON I1 existe des machines 8 électroérosion commandées par microprocesseurs nécessitant une grande puissance, effectuant de la même manière le contrôle des axes X, Y, Z de la machine et exigeant presque continuellement l'intervention d'un opérateur pour sa programmation, son contrôle et sa surveillance. Le système faisant l'objet de cette invention libère le microprocesseur principal de ses tâches à l'aide d'autres microprocesseurs, contrôle l'axe Z de l'électrode de manière différente aux axes X et Y et élimine l'intervention de ltopérateur. La figure 1 est un abéma synoptique du système faisant l'ojet de cette invention. La figure 2 est un shama du circuit de puissance. Les figures 3 et 4 sont deux représentations de courbes expérimentales telles qu'elles seront définies plus avant. Un machine à électroérosion dispose d'un ou de plusieurs bancs superposés sur laquelle la pièce de travail est fixée, lui donnant un mouvement suivant les axes X, Y, Z d'une poupée porte-électrode qui fondamentalement a un mouvement suivant l'axe Z. Pour contrtler les mouvements et le fonctionnement de cette machine > et en vue de disposer d'un grand bloc de microprocesseur6 avec ses mémoires et périphériques correspondants, il a été prévu que toute les fonctions à développer sont effectues au moyen de quatre microprocesseurs reliés entre eux par des circuits d'interface d'adaptation de périphériques (6). On dispose d'un premier microprocesseur (1) qui se charge de la commande, du contrôle et de la réception à partir d'un clavier (4) externe pour la manipulation de l'utilisateur et disposant des informations souhaitées sur un écran de visualisation (5), lequel est raccorde au premier microprocesseur (1). Les règles (7) situées au-dessus de chacun des axes X, Y, Z de la machine en forme conventionnelle, fournissent leurs informations au moyen d'impulsions. Entre les dites règles (7) et le deuxième microprocesseurs (2) qui dispose de moyens de comptage des dites impulsions, est disposé un circuit compteur (8) de type circulaire de petite capacité, par opposition au compteurs de grande capacité qui sont généralement utilises. Le microprocesseur (2) fournit aux microprocesseurs (1), (3), (4) l'information exacte du passage pour une cote préfixée de chacun des axes des axes X, Y, Z ou de l'un de ceux-ci. Les axes X, Y, Z de la machine peuvent etre mis en oeuvre par un moyen conventionnel tel que, par exemple, des moteurs pas à pas. Avec une machine possédant ces caractéristiques, il est fondamental, étant données les variables de travail, que la distance entre l'électrode supportée par la poupée et la pièce de travail soit celle qui est souhaitée étant donne que dans le cas contraire, il se produit une telle variation de tensions qui résulte à un gavage, ou un arc, ou une fusion des éléments, ou autre effets contre-productifs. L'invention prévoit un circuit de détection (10) qui, dispose des moyens pour détecter la tension instantanée existante entre ltélectrode et la pièce, et pour calculer la tension moyenne (tm) de la courbe de décharge résultante. Le signal de tension moyenne est envoyé au comparateur (lux), (lly), (lez) qui le comparent avec un signal de tension de référence (tr) déterminé par le troisième processeur (3) ou par l'utilisateur à partir du clavier externe (40). Un seul comparateur (llxy) peut également ètre utilise pour les axes X et Y. Le troisième processeur (3), grâce à l'information reçue, le programme qui lui est envoyé et les moyens internes dont il dispose commande les moyens d'actionnement des axes X, Y fournissant les caractéristiques de fonctionnement (12x), (12y) des dits- > oyens, comme par exemple les caractéristiques électriques fournies par le fabricant des moteurs pas a pas correspondants, signalant la trajectoire et la modifiant conformément aux signaux des comparateurs (lux), (lit). Etant donné que la poupée porte-électrode doit agir très rapidement avantqu'il y ait d'éventuelles différences entre la tension moyenne (tm) et la tension de référence (tr), il est necessaire pour la commnde de l'axe Z d'avoir un circuit de servo-commande (13) qui recoit le signal provenant du coparaeur (lez) de l'axeZ et qui agit sur les moyens de déplacement du dit axe Z, cette servo-commande tant liée au quatrième processeur (4). Ce type de machine doit effectuer différents types de travaux au pointde vue du degré de finition ou de sécurité, tels quele dégrossissage, la finition, la refinition, etc., et, par conséquent, différentes puissances sont nécessaires pour l'étincelle de décharge qui esr fournie par un circuit de puissance (14), tel qu'il peut ètre constaté sur les figures 1 et 2. Le circuit de puissance (14) est composé d'ensembles (151), (152) > (153), etc. en parallèle, ayant chacun des résistances (16) et des transistors (17) en série liant chaque ensemble d'une part au bloc électrode (19) et d'autre parla la ligne d'alimentation (25), les bases (18) des transistors (17) sont reliées entre elles, formant des groupes, par exemple, ceux de l'ensemble (151) avec celles de (153) et (157) formant un groupe et celle de l'ensemble (152) > 154), (155) formant une autre groupe, etc. chacun de ces groupes recevant une tension différente, ce qui a pour résultat de permettre de disposer de la décharge approprie pour chaque type de travail. Le quatrième processeur (4) dispose également de cartes (21) périphériques. Le quatrieme processeur (4) est équipé internement d'un circuit d'impulsion (22) composé par d'autres transistors (23) dont les sorties (24) agissent sur une carte peripherique de tension et de courant qui active/desactive chaque groupe d'ensemble (15). Un carte peripherique horloge (212) transmet au circuit de puissance (14) les impulsions (28) qui de termineront les temps de travail (tt) tant en ionisation qu'en décharge et les temps de pause (top) pour la déionisation. Les impulsion (28) agissent sur les bases (27) d'un groupe de transistors (26) reliés au bloc électrode d'une part, et au bloc pièce (20) d'autre part. La figure 3 représente une courbe expérimentale dans laquelle l'axe ox est le temps d'impulsion (ti), l'axe de gauche oy est la capacité de démarrage (Vw) du matériel en mm3/Min et l'axe de droite oy l'usure (V) de 1'électrode en pourcentage du volume. La figure 2 représente une courbe expérimentale dans laquelle l'axe ox est le temps d'impulsion (ti) et l'axe oy est l'écartement (G) avec ou sans rugosité. L'écartement sera défini comme la distance entre les formes géométriques de l'électrode et la pièce à travailler. L'expérience a démontré que,étant donnée une série de valeurs déterminantes à l'intensité et à la tension de décharge est apparentée à une famille de courbes similaires à celles représentées figure 3 et 4 ayant atteint la conclusion expérimentale que le procédé inverse est possible, c'est-à-dire qu'à partir d'une valeur de rugosité (RE), il serait possible de déterminer le reste des variables qui régissent le procédé tels que l'intensité, la tension de décharge, le temps de décharge, l'écartement, etc. La tabulation créée en correspondance approximative avec la famille de courbes mentionnée est introduite dans la mémoire de l'un des microprocesseurs, de préférence le quatrième micro-processeur qui contrôle le générateur de sorte que l'opérateur indique la rugosité souhaitée et le microprocesseur ordonne et fixe les variables selon lesquelles le procédé a suivre par la machine sera régi. Il existe d'autres variables qui sont préalables et étrangères à la machine autant en tabulation qu'en programmation pour que la machine les reprenne, qui sont la nature de ltélectrode, cuivre, graphite ou autres et la nature de la technologie à suivre qui sera définie ici comme le choix entre l'arrachage maximum (Vw) de materiel par unité de temps, le minimum d'usure (V) de l'électrode ou réglage pour toute autre technologie signalée par les courbes de la famille/ La tabulation permet également au microprocesseur de gérer la machine par phases, signalant internement au microprocesseur la stratégi de finition ou de rugosités intermdiaires à partir de fixer les variables de rugosité finale, décartement final ou de profondeur finale. Pour que le système fonctionne bien, il est nécessaire que la superficie d'attaque soia pour que chaque régime signalée par la rugosite souhaitée d'une valeur minimum (Sm) pour que la tabulation oblige la machine , en cas ou la n superficie d'attaque réelle (sr) n'atteidrais pas cette valeur minimum, à changer les variables pour arriver à SrSm. Le deuxième micro-processeur (2) qui, comme cela a déjà été indiqué revoit l'information de la situation et du mouvement des axes X, Y, Z provenant des règles correspondantes et possède également les moyens pour le calcul des oscillations produites sur les axes X, Y, Z résultant de la gouverne du troisième processeur (3), transmettant la dite information au quatrième microprocesseur (4) qui dispose des moyens pour changer la tension de référence (tr), tAche qui, par le passé, devait etre effectue par l'opérateur. Dans le cas où les oscillations mesurées par le deuxième microprocesseur (2) dépasseraient une limite préfixe indiquant que l'étape de delonisation n'est pas dela régularité souhaitée pour le fonctionnement correct de la machine > des moyens sont disponibles por commander le retour de la poupée. L'écartement contrtlant l'intensité et la stabilité de l'avance qui es définie comme le paramètre résultant de la courbe de ltélectrode par unité de temps est surveillé. REVENDICATIONS 1- Système de contrtle électronique pour une machine à electro-érosion par pénétration, caractérisé par: (a) un premier processeur avec les moyens pour le contrôle /reception d'un clavier externe et d'un écran, (b) un deuxième processeur avec les moyens por connattre le positionnement des axes X, Y, Z de la machine, les moyens pour afficher son positionnement, les moyens pour calculer les oscillations dans le mouvement des axes X, Y, Z, (c un troisième processeur qui dispose de moyens pour gouverner directement le mouvement des axes X, Y,Z, (d) un circuit de puissance compose d'ensembles transistors/résistances en parallèle entre eux et relié d'une part au groupe électrode et aux lignes d'alimentation des différentes tensions au groupes de la pièce, étant les bases des transistors reliés formant des groupes dont le contrôle est effectue par (e) un quatrieme processeur qui dispose des moyens pour contrôler les groupes de bases des transistors, (f) un circuit servo relie au quatrième processeur et qui dispose des moyens pour contrôler le mouvement de l'axe Z, (g) un circuit d'interface d'adaptation des fonctions reliant les microprocesseurs deux à deux. 2- Système de contrble électronique pour une machine à electro-érosion par pénétration selon la revendi cation 1, caractErise le fait qu'il dispose d'un circuit détecteur de la tension moyenne par la phase entre l'electrode porté par la poupée et la pièce de travail, fournisant des informations a plusieurs comparateurs, au moins un pour les axes X et Y et un autre pour l'axe Z, et unissant les compensateurs des axes X et Y au troisième processeur et le comparateur de l'axe Z au circuit du servo et fournissant à chacun d'eux une tension de référence depuis le clavier externe. .3- Système de controle electronique pour une machine à electro-erosion par penetration,seion l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que le troisième processeur dispose de moyens internes pour commander par des signaux d'impulsions des moteurs pas pas chargés des mouvements selon les axes X et Y. 4- Système de controle électronique pour une machine à electro-érosion par pénétration, selon la première revendication, caractérisé par le fait que la moire de l'un des microprocesseurs est dotée d'une tabulation des variables qui gouverne le procédé en accord avec la famille de courbes experimentales, comme représente sur les figures 1 et 2, régissant la famille par les variables intensité et tension de décharge et chaque courbe concrètement par le temps de l'impuZsion, L'entrée a la tabuLation étant la variable rugosite souhaitée avec Les moyens du microprocesseur pour signaLer le reste des variables 5- Système de contrale électronique pour une machine à électro-érosion par pénétration, selon La première revendication, caractérisé par le fait que Le circuit de puis-sance est constitué d'un ensemble de transistors en parallèle qui sont reliés d'une part au bloc électrode et d'autre part à un bloc piece, et dont les bases sont commandés par les impulsions d'une carte d'horloge transmettant des impulsions marquant les temps de travail et de pause. 6- Système de controle électronique pour une machine d'electro-érosion par pénétration, selon la première revendication, caractérisé par le fait qu'il comprend des règles sur les axes, qui transmettent une information au second processeur par l'intermédiaire d'un circuit compteur intermédiaire de petite capacité. 7- Système de centrale électronique pour une machine à electro-érosion par pénétration, selon la sixième revendication caractérisé par le fait que le microprocesseur est programmé en accord avec la tabulation pour le déroulement du procédé une fois fixées les variables de rugosité souhaitée, le type d'électrode, la technique a suivre et la nature de la pièce. 8- Système de contrôle électronique pour une machine à electro-érosion par pénétration , selon la sixième revendication caraceérisé par le fait que le microprocesseur est programme en accord avec la tabulation pour le déroulement du procédé par phases intermédiaires, une fois fixées les variables de rugosité finale, l'écartement entre l'électrode et la pièce et la profondeur finale du travail à effectuer. 9-'Système de contrôle électronique pour une machine à electro-érosion par pénétration, selon la huitième revendication, caractérisé par le fait que la tabulation est influencée pour que les valeurs réelles de superficie d'attaque soient supérieures à des valeurs minimum pré-déterminées de superficie d'attaque. 10- Système de contrôle électronique pour une machine à electro-érosion par pénétration, selon la sixième revendication caractérisé par le fait que l'un des microprocesseur6 dispose des moyens pour contrôler l'écartement en fonction de l'intensité et la courbe de l'électrode par unité de temps. 11- Système de contrôle électronique pour une machine a electro-érosion par pénétratlon, selon la dixième revendication, caractérisé par le fait qu'il dispose de doyens pour contrôler l'intensite et la course de l'électrode par unité de temps, disposant de moyens pour adapter ces varioles en accord avec la tabulation pour la rugosité souhaitée, à l'lntensité correspondante. 12- Système de contrôle électronique pour une machine a électro-érosion par pénétration, selon La onzième revendication, caractérise par le fait que si la courbe de L'électrode par unité de temps est supérieure à certaines valeurs prédéterminées, l'elec- trode se relève