Brevet FR2659891A1 — publié le 19910927

Dispositif de détection d'anomalie d'outil pour machine-outil La présente invention concerne, dans une machine-outil permet- tant d'usiner des pièces au moyen de plusieurs outils d'usinage, un dispositif de détection qui permet de détecter toute anomalie éventuelle de l'outil d'usinage. Dans une machine-outil pourvue de plusieurs outils d'usinage, telle qu'une machine universelle d'usinage ou un tour à commande numé- rique, les outils sont choisis, en conformité avec un programme d'usinage fixé à l'avance, de façon à exécuter un travail d'usinage qui soit conforme aux conditions d'usinage préétablies dans ce programme. Dans un tel travail d'usinage, des outils différents produisent des efforts d'usinage différents dus à des différences se présentant dans la forme de la pièce usinée et dans les conditions d'usinage Même dans le cas d'un outil unique, si on utilise celui-ci pour réaliser un usinage en plusieurs points, l'effort d'usinage varie chaque fois que la forme à usiner et les conditions d'usinage changent à l'occasion de chaque phase d'usinage. Jusqu'à présent, dans une machine-outil de ce type, il est connu d'utiliser un procédé, permettant de juger une anomalie de l'outil à partir de l'effort d'usinage, selon lequel on fixe au préalable un seuil pour chaque outil d'usinage et, chaque fois qu'on change d'outil, un seuil correspondant à l'outil nouvellement choisi est choisi en fonc- tion d'un signal de numéro d'outil On juge une anomalie de l'outil en comparant l'effort d'usinage à ce seuil. Dans ce procédé classique toutefois, étant donné qu'un seul seuil est fixé pour chaque outil, il est nécessaire, pour appliquer ce seuil à de nombreuses phases d'usinage, de l'ajuster à l'effort maximal d'usinage se présentant dans toutes les phases Cela rend cependant impossible l'utilisation de ce seuil pour un jugement dans une phase d'usinage sous faible effort L'outil ne peut donc pas être surveillé d'une manière suffisante. Par ailleurs, si les conditions d'usinage changent à l'occasion d'un changement de la forme à usiner ou de la vitesse de rotation de l'outil pendant que le seuil et l'effort d'usinage sont surveillés, il est impossible de faire varier le seuil de façon à lui donner une valeur correspondant d'une manière précise à la variation de l'effort d'usinage qui résulte dudit changement Un jugement sûr d'une anomalie est donc impossible. C'est ainsi par exemple que, ainsi que cela est représenté à la figure 3, lorsqu'on usine une pièce 21 en plusieurs points à l'aide d'un outil d'usinage 20 unique, si la forme de cette pièce 21 n'est pas uni- forme en raison de la présence d'une surface convergente 22, l'effort d'usinage change et le seuil doit donc être changé aussi Dans le procédé classique toutefois, étant donné qu'un seuil unique est fixé pour tous les points à usiner, aucun jugement convenable d'anomalie n'était possi- ble. En outre, dans un travail effectif d'usinage, il apparaît souvent une anomalie d'outil pour laquelle l'effort d'usinage fluctue d'une manière cyclique ou non-cyclique, mais l'intensité elle-même de l'effort ne varie pas beaucoup, ou bien il apparaît, dans la puissance d'usinage, des ondes momentanées de bruit dues à des copeaux analogues à de la poudre Dans un tel cas, il est impossible de détecter une anoma- lie de l'outil d'une manière stable à l'aide du procédé classique selon lequel on compare l'effort d'usinage à un seuil fixe. D'une manière plus précise, lorsqu'on juge une anomalie de l'outil et la production d'un bruit, il est nécessaire de prévoir une fonction permettant de détecter des fluctuations propres à l'effort d'usinage et une fonction permettant de détecter, d'une manière précise, uniquement une augmentation de l'effort d'usinage due à une usure de l'outil Dans le procédé selon lequel on détecte une anomalie uniquement en contrôlant les états EN-DE A et AU-DELÀ de l'effort d'usinage par rapport au seuil, il est impossible de détecter d'une manière précise les fluctuations et l'augmentation de l'effort d'usinage. C'est pourquoi la présente invention a pour but de fournir un dispositif qui puisse fixer un seuil pour chaque outil d'usinage dans chaque phase d'usinage, de façon qu'il corresponde à une valeur d'effort d'usinage, et qui puisse détecter d'une manière précise toute anomalie éventuelle de l'outil. L'invention a pour but aussi de fournir un dispositif de détec- tion d'anomalie d'outil qui puisse détecter des fluctuations se produi- sant dans l'effort d'usinage et des changements se présentant dans cet effort, sous l'effet d'une anomalie de l'outil, et qui permette un contrôle stable de l'usure de cet outil. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de détection d'anomalie d'outil, pour machine-outil permettant d'usiner une pièce au moyen d'un outil d'usinage choisi en conformité avec un pro- gramme d'usinage, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détec- tion d'effort d'usinage, permettant de détecter un effort durant un usi- nage au moyen de l'outil d'usinage, une mémoire, permettant de ranger des données de seuil destinées à juger la durée de vie de l'outil, des données de durée de démarrage de détection et des données de durée de détection, pour chaque phase d'usinage exécutée par chaque outil d'usi- nage en conformité avec le programme d'usinage, et des moyens de compa- raison/jugement permettant de juger une anomalie de l'outil, en prélevant dans la mémoire des données de détection correspondant à l'outil d'usi- nage et en comparant la sortie des moyens de détection d'effort d'usinage à un seuil, se trouvant dans les données de seuil, dans les limites d'une durée de détection fixée dans les données de durée de détection. Lorsque les moyens de comparaison/jugement reçoivent de la machine-outil des signaux extérieurs tels qu'un numéro d'outil et un numéro de pièce, la phase d'usinage à détecter est jugée et des données de détection correspondant à cette phase d'usinage sont prélevées dans la mémoire Lorsque la machine-outil commence l'usinage, le seuil et l'ef- fort d'usinage sont comparés entre eux pendant la période de détection une fois que s'est écoulée une période de démarrage de détection. Etant donné que la période de détection prévue pour l'effort d'usinage est désignée par un temps, la détection peut être réalisée d'une manière précise durant la période pendant laquelle la pièce est effectivement usinée au moyen de l'outil présent sur la machine-outil. Par ailleurs, étant donné qu'un seuil peut être fixé pour chaque phase d'usinage, l'effort d'usinage existant dans chaque phase peut être comparé à un seuil convenable Cela rend possible une détection exacte et fine d'une anomalie d'outil. Si les données de seuil sont constituées de valeurs de réfé- rence et de données de coefficient, il est possible, en fixant une valeur de référence de seuil pour chaque outil, de fixer facilement plusieurs seuils pour chaque phase d'usinage en multipliant cette valeur de réfé- rence par les données de coefficient Cela élimine le besoin de fixer, pour chaque phase, plusieurs seuils qui soient différents de ceux prévus dans d'autres phases. Les états EN-DE A et AU-DELA de l'effort d'usinage par rapport à plusieurs seuils sont détectés à différents instants dans le temps, en fixant d'une manière appropriée la période de surveillance correspondant à chaque seuil En combinant l'ordre ainsi détecté, des fluctuations se présentant dans l'effort d'usinage peuvent être détectées au cours du temps On peut donc distinguer d'une manière précise toutes les fluctua- tions irrégulières éventuelles se présentant dans l'effort d'usinage. Les signaux d'effort se présentant durant un usinage sont soumis à une mise en forme d'onde, telle qu'une intégration, une détec- tion de la valeur maximale et une extraction des composantes oscilla- toires Les signaux ainsi traités sont comparés aux seuils En soumettant les signaux d'effort à une mise en forme d'onde, ce sont uniquement des augmentations et des fluctuations se présentant dans l'effort d'usinage sous l'effet d'une usure de l'outil qui peuvent être détectées d'une manière précise, sans être affectées par des changements momentanés se présentant dans l'effort d'usinage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description qui va suivre, à titre d'exemples non limitatifs et en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schémablocs représentant un premier mode de réalisation conforme à l'invention, la figure 2 est un graphe représentant les intervalles de valeurs dans lesquels les données de durée sont fixées, la figure 3 est une vue en perspective représentant une pièce et illustrant sa phase d'usinage, la figure 4 est un schéma-blocs représentant un second mode de réalisation, la figure 5 est un schéma-blocs du circuit de détection d'ondes oscillatoires faisant partie du schéma-blocs de la figure 4, les figures 6 a à 6 c représentent des ondes illustrant le processus de détection des ondes oscillatoires, la figure 7 est un schéma-blocs du circuit permettant de détec- ter des zones dans lesquelles la puissance d'usinage est stable, la figure 8 représente une onde illustrant le processus de détection intervenant dans la fonction de jugement séquentiel, la figure 9 est un schéma-blocs représentant le déroulement du traitement dans l'unité centrale et la figure 10 est une vue représentant une onde de puissance obtenue grâce à la commande exécutée par l'unité centrale. Dans le premier mode de réalisation, le dispositif de détec- tion d'anomalie d'outil 1 comprend, ainsi que le montre la figure 1, un moyen de détection d'effort d'usinage 2 relié à un moteur d'entraînement 9 d'une machine-outil, un micro-ordinateur (unité centrale UC) 3, servant de moyen de comparaison/jugement, et une mémoire 4 reliée à l'UC 3. Le moteur d'entraînement 9 est un moteur utilisé pour permettre un usinage au moyen d'une machine-outil, par exemple un moteur servant à faire tourner un outil ou une broche ou bien un moteur servant à entraî- ner une barre de chariotage Le détecteur d'effort d'usinage 2 est agencé de façon à détecter d'une manière continue la puissance consommée par ce moteur 9 au cours d'un usinage Ce peut être un détecteur de puissance électrique ou un détecteur de courant. Un circuit de filtrage 5 est relié au détecteur d'effort d'usi- nage 2, ce circuit de filtrage comprenant un circuit permettant d'éli- miner les composantes de bruit contenues dans la puissance consommée et un circuit permettant d'éliminer la puissance consommée dans des condi- tions hors-charge (pendant que le moteur tourne à vide) De ce fait, la puissance d'usinage détectée par le détecteur 2 est introduite dans l'UC 3 en tant que puissance effectivement consommée pour l'usinage. Un système de commande numérique (CN) 10 de la machine outil et la mémoire 4 sont reliés à 1 'UC 3 de telle façon que des données peuvent être échangées entre eux Les signaux provenant de 1 'UC 3 sont appliqués, par l'intermédiaire d'une interface 11, à un circuit de commande 12 permettant de commander un moteur d'entraînement 13 et un dispositif d'alarme 14 L'UC 3 est pourvue d'une unité de mémoire 8 permettant de ranger des signaux de données provenant de la mémoire 4. La mémoire 4 comprend un fichier de données de numéros d'opéra- tion 6, permettant de déterminer un numéro d'opération à partir du numéro de pièce et du numéro d'outil, et un fichier de données d'information de détection 7 permettant d'obtenir une information de détection à chaque phase d'usinage. Ainsi que cela est représenté au tableau 1, le fichier de don- nées de numéros d'opération 6 contient des numéros d'opération corres- pondant respectivement aux numéros de pièce et aux numéros d'outil. Chaque numéro d'opération désigne toutes les opérations d'usinage, fai- sant partie de la phase d'usinage, à exécuter sur la pièce considérée par l'outil d'usinage considéré en conformité Tableau 1 avec le programme d'usinage. Numéro d'outil 1 2 3 4 5 Numéro de pièce 1 i Opération 1 " 2 " 3 " 114 11 " 5 | 2 Opération 1 " 2 " 3 " 4 " 5 3 Opération 1 " 2 " 3 " 4 11 " 5 4 Opération 1 " 2 " 3 " 34 " 5 |Opération 1 " 2 " 3 " 114 11 " 5 Par ailleurs, ainsi que cela est représenté au tableau 2 (voir page 7), le fichier de données d'information de détection 7 contient des données de détection pour chaque numéro d'opération et chaque numéro de phase. Ce fichier contient des données de détection correspondant à chaque phase exécutée par l'outil considéré dans chaque opération Lorque le numéro d'opération et le numéro de phase sont désignés par l'UC 3, les données de détection correspondant au numéro de phase désigné sont intro- duites dans l'unité de mémoire 8 de i'UC 3. Les données de détection comprennent un seuil, permettant de juger la durée de vie de chaque outil, et des données de durée permettant de déterminer la durée de démarrage de détection et la durée de détec- tion Le seuil de jugement de durée de vie d'outil est fixé sous la forme d'un effort d'usinage multiplié par un coefficient fixé à l'avance. L'effort d'usinage permettant de déterminer ce seuil est calculé à partir de la puissance consommée lorsqu'on soumet une pièce à un usinage d'essai. Plusieurs seuils peuvent être fixés en modifiant le coeffi- Tableau 2 Numéro de phase Numéro 1 2 3 d'opération Seuil 1 Période Période T 1 i T 2 "Tl "T 2 "T1 "T 2 Seuil 2 Période Période T 1 l T 2 "T 1 "T 2 "T 1 "T 2 Seuil 3 Période Période T 1 I T 2 "T 1 "T 2 "T 1 "T 2 Seuil 4 Période Période T 1 i T 2 "T 1 "T 2 "T 1 "T 2 cient L'avantage de la fixation de plusieurs seuils réside dans le fait que l'outil peut être contrôlé en même temps en ce qui concerne plusieurs sujets de détection, tels que l'usure normale, la formation de micro- copeaux et les détériorations à grande échelle, telles qu'une rupture de l'outil Cela rend possible un jugement sensible. Les données de temps sus-indiquées comprennent la durée de démarrage de détection (période T 1) et la durée de détection (période T 2) Ainsi que cela est représenté à la figure 2, les deux facteurs de temps ci-dessus sont fixés de telle façon que seule soit détectée la puissance effective d'usinage à l'aide de laquelle l'outil réalise effectivement la taille de la pièce D'une manière plus précise, la durée de détection (période T 2) est fixée de l'instant auquel l'usinage débute et la puissance d'usinage commence à augmenter jusqu'à l'instant auquel l'usinage est terminé et la puissance est descendue à un niveau voisin d'une condition hors-charge La durée de démarrage de détection (période Tl) est fixé à partir de l'instant auquel la durée de détection (période 12) de la phase précédente s'est terminée (dans le cas de la phase initiale, à partir du début de l'usinage dans le programme d'usinage ou à partir de l'instant auquel l'ordre de changer les outils est donné) jusqu'à l'instant auquel l'usinage de la nouvelle phase commence. Grâce à la fixation de la durée de démarrage de détection en fonction du temps, la durée de détection va coïncider d'une manière précise avec l'usinage effectif Ceci est dû au fait que, sur une machine-outil comportant un dispositif CN et dont les déplacements méca- niques, tels que les changements d'outil et la rotation de la broche, sont commandés en conformité avec un programme d'usinage, il est possible que, étant donné que les intervalles séparant les différentes opérations et phases et leurs durées de déroulement sont déterminés d'une manière précise par le programme d'usinage, la durée de détection soit amenée en coïncidence avec l'usinage effectif grâce à un ajustement des valeurs de durée aux intervalles et durées de déroulement déterminés à partir du programme. De telles données de durée (période T 1, période T 2) peuvent être calculées sur la base du programme d'usinage contenu dans le dispo- sitif CN 10 Sinon, elles peuvent être déterminées en procédant à un usinage d'essai comme pour la fixation des seuils, en échantillonnant la puissance d'usinage à différents instants et en calculant les données de durée à partir des résultats de cet échantillonnage. On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif de détection conforme au premier mode de réalisation. Lorsqu'on remplace des outils ou des pièces dans la machine- outil, le numéro de l'outil nouvellement choisi et le numéro de la pièce à usiner sont envoyés, séparément ou simultanément, du dispositif CN 10 à l'UC 3. A la réception de ces signaux, l'UC 3 désigne le numéro d'outil ou le numéro de pièce se trouvant dans le fichier de données de numéros d'opération 6 de la mémoire 4 de façon à sélectionner le numéro d'opéra- tion correspondant Elle désigne alors, dans le fichier de données d'information de détection 7, le numéro d'opération ainsi sélectionné, afin d'en extraire toutes les données de détection correspondantes pour les ranger dans l'unité de mémoire 8 Ces actions sont exécutées pendant qu'on remplace les outils et les pièces. Lorsqu'un usinage de première phase débute dans la machine- outil avec l'outil nouvellement choisi, l'UC 3 commence à surveiller l'usinage de première phase Pour cette surveillance, une fois que la durée Tl s'est écoulée à partir de l'instant auquel la puissance d'usi- nage détectée par le détecteur d'effort d'usinage 2 a été introduite dans l'UC 3, la puissance d'usinage est comparée aux seuils fixés par les données de temps, jusqu'à ce que la durée T 2 se soit écoulée. Lorsque la durée T 2 s'est écoulée, l'UC 3 juge que la surveil- lance de la première pnase est terminée et commence sans interruption la surveillance de la seconde phase Le seuil et la valeur de durée présents dans l'unité de mémoire 8 de l'UC 3 sont alors remplacés par des données correspondant à la seconde phase et rangées dans le fichier de données d'information de détection Ainsi, de la même manière que pour la pre- mière phase, le seuil et la puissance d'usinage vont être comparés entre eux après que la durée Tl se soit écoulée et jusqu'à ce que la durée T 2 se soit écoulée Lorsque la surveillance de la seconde phase se termine, la troisième phase, la quatrième phase et les phases qui suivent sont surveillées l'une après l'autre sans interruption. Lorsque toutes les phases d'usinage correspondant à un outil donné sont terminées, le numéro de l'outil nouvellement choisi, à l'aide d'un signal ordonnant un changement d'outil, va être introduit dans l'UC 3 à partir du dispositif CN 10 A réception de ce signal, l'UC 3 extrait de la mémoire 4 le numéro d'opération et les données de détection lui correspondant sur la base du numéro d'outil Ainsi, le seuil et les valeurs de durée présents dans l'unité de mémoire 8 de l'UC 3 vont être remplacés par les données de détection correspondant au nouveau numéro d'opération L'UC 3 surveille alors la puissance d'usinage sur la base de ces nouvelles données de détection. Le processus opératoire est exécuté d'une manière analogue si la pièce est remplacée D'une manière plus précise, un signal représen- tant le numéro de la pièce ainsi mise en place et un signal représentant le numéro de l'outil prévu pour exécuter le premier usinage sont intro- duits dans l'UC 3 à partir du dispositif CN 10 L'UC 3 prélève dans la mémoire 4 un numéro d'opération et des données de détection sur la base des signaux sus-indiqués et elle exécute la surveillance. Ainsi, l'effort d'usinage et le seuil ne sont comparés entre eux que durant la durée effective d'usinage correspondant à chaque phase d'usinage, pour toutes les pibces et tous les outils, en vue de détecter toute anomalie éventuelle de l'outil. Un jugement sur une anomalie d'outil est rendu par l'UC 3 lors- que la puissance d'usinage excède le seuil, la forme d'anomalie étant déterminée sur la base du type de seuil que la puissance a excédé et du nombre de fois o elle l'a excédé C'est ainsi par exemple que, dans des situations urgentes telles qu'une rupture de l'arête de coupe, l'UC 3 fournit au circuit de commande 12 un signal lui faisant commander le moteur 13 pour lui faire modifier sa vitesse de rotation ou la profondeur de coupe de la machine-outil ou lui faire actionner le dispositif d'alarme 14. Si la situation est jugée ne pas être si urgente, par exemple dans le cas d'une usure normale, le nombre de fois o la puissance d'usi- nage a excédé le seuil est mis en mémoire et un signal est donné lorsque le nombre de fois accumulé excède une valeur fixée à l'avance. Dans le mode de réalisation ci-dessus, le numéro d'opération est choisi sur la base du numéro de pibce et du numéro d'outil extraits par le dispositif CN 10 Un signal extérieur, tel qu'un code binaire, peut être utilisé pour désigner directement un numéro d'opération à l'UC 3. Dans le fichier de données d'information de détection 7, le même nombre de phases est fixé pour chaque numéro d'opération Toutefois, il peut ne pas être nécessairement le même, mais peut être augmenté ou diminué en fonction du nombre de points d'usinage prévus pour chaque outil. Le second mode de réalisation est représenté aux figures 4 à Ainsi que le montre la figure 4, le dispositif de détection d'ano- malie 31 de ce mode de réalisation comprend des moyens de détection d'effort d'usinage 32, une mémoire 33 et des moyens de comparaison/juge- ment 34 Sa structure de base est la même que dans le premier mode de réalisation Les différences résident dans le fait qu'un circuit de trai- tement d'onde, par exemple pour une intégration du signal de puissance il d'usinage ou la détection de sa valeur maximale, est prévu dans les moyens de détection 32, et dans le fait que la mémoire 33 contient non seulement des données de numéro d'opération et des données d'information de détection, mais aussi des données permettant de déterminer les types des ondes introduites et des données possédant des fonctions spéciales. Grâce à ces différences, les moyens de comparaison/jugement possèdent des fonctions de commande différentes de celles du premier mode de réali- sation. En premier lieu, les moyens de détection d'effort d'usinage 32 comportent un circuit d'échantillonnage 37, permettant de maintenir la puissance dans l'état hors-charge f(to) à partir de la puissance consom- mée P(t) obtenue au moyen d'un détecteur de puissance 35 et d'un filtre d'élimination de bruit 36, et un circuit de calcul 38 permettant de calculer la puissance d'usinage f(t) en soustrayant la puissance hors- charge échantillonée f(to) de la puissance consommée P(t) Plusieurs circuits sont reliés à ce circuit de calcul 38 pour traiter les ondes du signal représentant la puissance d'usinage f(t) ainsi obtenue Ces circuits de traitement d'onde consistent en un circuit d'intégration 39, permettant d'intégrer les ondes de la puissance d'usinage f(t), un circuit de détection de valeur maximale 40, permettant de détecter la valeur maximale, un circuit de détection d'ondes oscillatoires 41, permettant de relever les composantes formées d'ondes oscillatoires, et un circuit de détection 42, permettant de détecter une zone dans laquelle la puissance d'usinage est stable. Le circuit d'intégration 39 et le circuit de détection de valeur maximale 40 comportent l'un et l'autre des circuits de porte 43 agencés de façon à être ouverts ou fermés lorsqu'un signal, soit intro- duit à partir de l'extérieur, soit produit intérieurement par une détec- tion de la puissance d'usinage, est introduit au début et à la fin de l'usinage, de façon à ne traiter les ondes que durant l'usinage. Ainsi que cela est représenté à la figure 5, le circuit de détection d'ondes oscillatoires 41 comprend un circuit d'extraction d'ondes oscillatoires 47 comportant un circuit passe-haut 44, un filtre passebande 45 et un circuit de redressement deux alternances et de lissage 46 Il comprend par ailleurs un circuit d'intégration 48 et un circuit de déclenchement dans le temps 49 permettant d'ouvrir et de fermer une porte prévue entre le circuit d'extraction d'ondes oscilla- toires 47 et ce circuit d'intégration 48. Les composantes de courant continu sont extraites de la puis- sance d'usinage dans le circuit passe-haut 44 du circuit d'extraction 47, ainsi que cela est représenté à la figure 6 a Ensuite, à partir des composantes d'ondes oscillatoires 51 obtenues, des ondes oscillatoires ( 52, 53) possédant des fréquences nécessaires sont extraites en modifiant la fréquence passe-bande du filtre passe-bande 45, ainsi que cela est représenté à la figure 6 b Ces ondes oscillatoires sont soumises à un redressement deux alternances et un lissage et sont envoyées en sortie. Sur les ondes oscillatoires fournies en sortie par le circuit d'extraction 47, le circuit d'intégration 48 exécute une intégration fs dans les limites du temps préétabli dans le circuit de déclenchement 49 en fonction du programme d'usinage L'onde de sortie a la forme repré- sentée à la figure 6 c. Par ailleurs, si la puissance d'usinage fluctue violemment, par exemple au début d'un perçage, il est difficile de comparer la puissance d'une manière stable à un seuil constant Le circuit 42, prévu pour détecter une zone stable de la puissance d'usinage, détecte l'instant auquel la puissance d'usinage devient stable et il détermine une valeur de seuil convenable. Ainsi que cela est représenté à la figure 7, le circuit de détection 42 comprend un circuit de porte 50, agencé de façon à être ouvert et fermé en fonction de la durée d'usinage, et un circuit d'inté- gration 51 permettant d'intégrer les ondes du signal de puissance d'usi- nage Un circuit de calcul de valeur moyenne 53, relié à ce circuit d'intégration 51, permet de calculer une valeur moyenne de la valeur intégrée f(t 2) = iff(t)/N à partir du nombre de fois N moyen, fourni à partir d'un circuit de comptage 52 comme étant le nombre d'exécutions de l'usinage, et à partir du total des valeurs intégrées introduites à partir du circuit d'intégration 51 Un registre 54 et un circuit de comparaison 55 sont aussi reliés à ce circuit de calcul de valeur moyenne 53 Un circuit de comptage 56 est relié au circuit de comparaison 55. Dans cet agencement, le circuit de calcul de valeur moyenne 53 compte les signaux introduits à partir du circuit de comptage 52 Chaque fois que le compte atteint un nombre de fois (N) fixé à l'avance, qui est égal ou supérieur à 2, le total >f(t) des valeurs intégrées introduites est divisé par le nombre moyen (N) La valeur moyenne ainsi obtenue est fournie en sortie au registre 54 et au circuit de comparaison 55. Lorsque le registre 54 reçoit du circuit de calcul 53 un signal de valeur moyenne (en supposant que ce signal est le nième et qu'on le désigne par f(t 2)n), il mémorise cette valeur temporairement Lorsque la valeur moyenne suivante (f(t 2)n+l) est introduite, la valeur moyenne précédente (f(t 2)n) est envoyée au circuit de comparaison 55 et la nouvelle valeur moyenne introduite (f(t 2)n+ 1) est rangée en mémoire Ce processus est répété chaque fois qu'un signal est introduit à partir du circuit de calcul de valeur moyenne 53. Le circuit de comparaison 55 mémorise l'une après l'autre les valeurs moyennes f(t 2)n, f(t 2)n+ 1 introduites à partir du circuit de cal- cul de valeur moyenne 53 et compare à une valeur admissible b fixée à l'avance la valeur absolue de la différence entre la valeur moyenne la plus récente f(t 2)n+ 1 et la valeur moyenne précédente f(t 2)n, c'est-à- dire jal = if(t 2)n+ 1 f(t 2)n I Si cette valeur absolue devient infé- rieure à la valeur admissible b, le circuit 55 fournit en sortie un signal qui est envoyé au circuit de comptage 56. Dans le circuit de comptage 56, un nombre (M) qui est égal ou supérieur à 2, est mémorisé au préalable Lorsque les signaux introduits à partir du circuit de comparaison 55 atteignent ce nombre (M), le cir- cuit de comptage 56 fournit en sortie un signal au circuit de comparaison 55. Lorsque le circuit de comparaison 55 reçoit du circuit de comp- tage 56 le signal de correction, il fournit en sortie, à l'UC 62, la valeur moyenne f(t 2)n+ 1 rangée dans l'unité de mémoire, de façon à corri- ger la valeur de référence du seuil. Au moment o la valeur moyenne utilisée pour la correction est fournie en sortie à partir du circuit de comparaison 55, la fluctuation de la valeur moyenne de la puissance d'usinage va être maintenue dans les limites d'un intervalle fixé à l'avance, ce qui signifie que la puissance d'usinage se trouve dans une zone stable Ainsi, dans l'UC 62, la compa- raison et le jugement peuvent être réalisés d'une manière stable en fixant la dernière valeur moyenne comme valeur de référence du seuil. Dans le présent mode de réalisation, le circuit de détection 42 comporte son propre circuit d'intégration 51 On peut toutefois utiliser les signaux provenant du circuit d'intégration 39 représenté à la figure 4 Par ailleurs, comme signal permettant de détecter une zone stable, on peut utiliser la valeur maximale f(t)max. Ainsi que cela est représenté à la figure 4, la mémoire 33 contient cinq tables de données, à savoir une table d'opérations 57, une table de modes 58, une table de phases 59, une table de canaux 60 et une table de fonctions spéciales 61. Ainsi que cela est représenté au tableau 3, la table d'opéra- tions 57 contient des conditions spécifiques d'opération correspondant aux différents numéros de pièce (numéros 0) et aux différents numéros d'outils (numéros T) comme pour le fichier de données de numéros d'opé- ration 6 du premier mode de réalisation Toutefois, ces conditions d'opé- ration ne sont pas uniquement des numéros d'opération, mais contiennent aussi plusieurs autres données. D'une manière plus précise, la table d'opérations 57 contient, en un emplacement d'une matrice qui est choisi en désignant le numéro 0 et le numéro T, un numéro de mode utilisé (le numéro de la table de modes 58 dans laquelle les conditions de détection correspondant aux conditions d'usinage sont mémorisées), une valeur de référence du seuil (une valeur de référence pour chaque valeur SET ou "valeur fixée" (seuil) lorsqu'une pièce est usinée, au moyen d'un outil désigné par le numéro T, à une puissance d'effort de 100 %), un numéro de phase au début de la détection et un numéro de phase à la fin de la détection (numéro de la table de phases 59 fixant la durée de détection et le seuil), et des données indi- quant s'il existe ou non une fonction de répétition (une fonction permet- tant de répéter un numéro de phase déterminé) et s'il existe ou non une fonction spéciale Lorsqu'on choisit des numéros 0 et T particuliers, toutes les données sus-indiquées sont introduites dans i'UC 82. Voir tableau 3, page 15 Tableau 3 0 31 Mode Valeur de Fonction de référence répétition Phase Phase ini Fonction tiale finale spéciale Par ailleurs, ainsi que cela est représenté au tableau 4, la table de modes 58 contient diverses conditions nécessaires pour la détec- tion d'anomalie pour chaque numéro de mode Au moyen de la sélection, dans la table d'opérations, d'un numéro de mode correspondant aux condi- tions d'opération, les conditions sus-indiquées sont extraites d'une manière simultanée. Comme conditions mémorisées dans la table de modes 58, on peut citer des données permettant de sélectionner le type de la puissance à comparer au seuil (par exemple la puissance consommée, la puissance d'usinage, la valeur intégrée ou la valeur maximale), des données concer- nant la durée de coupure de pointe, qui permet d'éliminer la pointe de puissance qui se présente lorsqu'on fait démarrer le moteur et qui peut être un obstacle à une détection de l'usure de l'outil, et des données sur le temps de retard de la valeur de maintien ou de correction utilisée dans l'échantillonnage de la puissance hors-charge. Dans la table de modes 58, il est mémorisé aussi des données permettant de déterminer si la durée de démarrage de la phase d'usinage qui est prévue pour surveiller la période d'usinage doit faire l'objet d'un ordre provenant de l'extérieur ou si elle doit faire l'objet d'un ordre d à une détection interne du niveau de la puissance d'usinage, ou encore si la surveillance doit être poursuivie au cours du processus opératoire, des données concernant l'ordre portant sur celui qui est à utiliser parmi les quatre seuils sus-indiqués (SET 1-SET 4) de détection de dépassement vers le haut (limite supérieure) ou de détection de dépas- sement vers le bas (limite inférieure), des données permettant de fixer la durée prévue pour surveiller le changement des valeurs ci-dessus de AUDELA à EN-DE A, et des données permettant de modifier le gain d'entrée d'un capteur de courant prévu dans le détecteur de puissance 35. (Voir tableau 4, page 17) La table de phases 59 et la table de canaux 60 correspondent au fichier de données d'information de détection 7 du premier mode de réali- sation, mais sont capables de recevoir une gamme plus large de données. * D'une manière plus précise, elles contiennent une durée de démarrage de détection (période 1 l), une durée de détection (période T 2) et un nombre de canaux pour chaque numéro de phase, tandis que la table de canaux 60 contient, pour chaque numéro de canaux, des données de coefficient 40, 120, 130 permettant de fixer des seuils pour les quatre niveaux (SET 1 SET 4), sous la forme d'un seul ensemble, et des données concernant la durée de surveillance (période LT), permettant de déterminer la durée de surveillance pour chaque seuil. Les données de coefficient représentent des valeurs de pourcen- tage par rapport aux valeurs de référence de la table d'opérations 57. Quatre seuils différents peuvent être fixés pour chaque phase d'usinage, en multipliant le coefficient correspondant à chaque canal par les valeurs de référence correspondant aux seuils fixés dans la table d'opé- rations 57 Par conséquent, dans le présent mode de réalisation, une fois que la puissance de charge a été calculée pour chaque outil grâce à l'usinage effectif d'une pièce à titre d'essai, plusieurs seuils peuvent être fixés pour chaque phase d'usinage simplement grâce à une fixation Tableau 4 Table d'opérations îot 100 d UI 4 60 OUI I I I 1 31 TT Table de fonction spéciales (table de calcul automatique) Conditions permet I tant de déterminer l'introduction (IN- TEG ou P H) et la valeur de référence Fixation dans le temps de la valeur de référence en vue de renvoyer une va- leur à 100 % pour chaque O et chaque T Table de modes Mode Intro Durée de cou Autres duction pure de pointe conditions Puis- sance 5,0 S d'usi- nage Table de canaux Canal SET 1 SET 2 SET 3 SET 4 ST 1 ST 2 ST 3 ST 4 120 130 20 ST 1 ST 2 ST 3 ST 4 125 130 20 Table de phases Phase 1 T 2 Canal -4 5 5 appropriée des données de coefficient présentes dans la table de canaux Cela élimine le besoin de fixer plusieurs seuils différents pour des phases différentes d'usinage, ce qui permet ainsi une réduction considé- rable du travail de fixation de données Un autre avantage réside dans le fait que les valeurs de seuil peuvent être facilement modifiées grâce à une modification des valeurs de coefficient. Ces quatre seuils (SET 1 SET 4) sont utilisés pour la détection du contact entre l'outil et la pièce (limite supérieure) pour la détec- tion de l'usure se produisant sur l'outil (limite supérieure), pour la détection d'une rupture de l'outil (limite supérieure) et pour la détec- tion d'une rupture de l'outil (limite inférieure). Les données de durée de surveillance (période ST), qui sont fixées d'une manière correspondant aux données de coefficient présentes dans la table de canaux 60, sont utilisées dans la fonction spéciale décrite ci-après La description sera ainsi faite en liaison avec cette fonction spéciale. La fonction de répétition fixée dans la table d'opérations 57 est une fonction permettant de surveiller de manière répétée la puissance d'usinage dans les mêmes conditions de phase Cette fonction sert à réduire le nombre de phases fixées. D'une manière plus précise, dans le dispositif du présent mode de réalisation, la puissance d'usinage est surveillée d'une manière séquentielle sur l'étendue de plusieurs phases dont le nombre est déter- miné par le numéro de phase initiale et le numéro de phase finale présents dans la table d'opérations 57 Toutefois, si la puissance d'usi- nage à surveiller ne fluctue pas d'une manière si importante lors d'un usinage continu, il n'est pas nécessaire de surveiller chaque phase Dans un tel cas, la fonction de répétition est fixée pour des numéros de phase successifs, de telle façon que la surveillance soit répétée pour les différents numéros de phase ainsi fixés. Dans le présent mode de réalisation, la table d'opérations 57 contient en outre, en tant que fonctions spéciales, une fonction de calcul automatique, une fonction de détection d'ondes oscillatoires et une fonction de jugement séquentiel. La fonction de calcul automatique est mise en oeuvre moyennant l'utilisation du circuit 42, décrit plus haut, permettant de détecter une zone stable dans la puissance d'usinage Bien que des pièces du même type soient usinées d'une manière répétée à l'aide d'un outil unique, si la puissance d'usinage initial diffère de la valeur se présentant dans une phase intermédiaire avant que l'outil ne soit changé, la fonction ci- dessus sert à déterminer une valeur de référence en permettant de détec- ter la stabilité de la puissance d'usinage à partir des résultats de plusieurs travaux d'usinage. Si la valeur moyenne de la puissance d'usinage pour un nombre de fois N fixé à l'avance est inférieure à une valeur admissible sur l'étendue d'un nombre de fois successives M, il est jugé que la puissance d'usinage s'est stabilisée et la dernière valeur moyenne est mémorisée en tant que valeur de référence La valeur de référence fixée dans la table d'opérations 57 est corrigée automatiquement à cette valeur moyenne. Dans ce cas, en fixant d'une manière convenable des conditions telles que le nombre moyen de fois et le nombre de fois successives, une certaine valeur de la puissance d'usinage durant un usinage d'essai peut être considérée comme étant la puissance de charge à 100 % en vue de la fixer en tant que valeur de référence pour le seuil. Pour chaque numéro 0 et chaque numéro T définis dans la table d'opérations 57, il est déterminé si la fonction de calcul automatique doit ou non être utilisée Si elle est utilisée, la période de temps s'étendant du début de l'usinage à un certain instant au cours de cet usinage est fixée pour chaque pièce et chaque outil en vue de renvoyer la puissance à cet instant comme étant la puissance de charge à 100 %o servant à déterminer la valeur de référence. La fonction de détection d'ondes oscillatoires sert à juger les fluctuations des ondes oscillatoires se présentant dans la puissance d'usinage D'une manière plus précise, les composantes formées d'ondes oscillatoires fluctuantes qui varient avec l'usure ou la formation de copeaux, ou encore une rupture de l'outil, sont relevées grâce à l'utili- sation du circuit de détection d'ondes oscillatoires 41 et sont soumises à un traitement d'intégration Si l'intensité des fluctuations excède le seuil, il est jugé que quelque chose ne va pas avec l'outil. Il est jugé si cette fonction de détection d'ondes oscilla- toires doit être ou non utilisée pour chaque numéro 0 et chaque numéro T Si elle est utilisée, un seuil de jugement d'anomalie est fixé. La puissance d'usinage fluctue d'une manière particulière lorsque l'outil est dans un état anormal La fonction de jugement séquentiel est utilisée pour détecter de telles fluctuations. C'est ainsi par exemple qu'au cours d'un travail de perçage, si une anomalie apparaît à l'endroit du tranchant de l'outil lors de la phase initiale de perçage, la puissance d'usinage augmente d'abord, puis diminue ensuite de la manière représentée à la figure 8 Si l'état anor- mal de l'outil se poursuit ensuite, la puissance d'usinage qui vient de diminuer commence à nouveau à augmenter et reste à une valeur élevée jusqu'à ce que le tranchant se brise. Afin de détecter un tel état anormal, il est prévu que, ainsi que cela est représenté à la figure 8, trois seuils (SET 1 (limite supé- rieure), SET 2 (limite inférieure), SET 3 (limite supérieure)) sont fixés, en même temps que des périodes de durée de surveillance (périodes ST 1 et ST 3) qui s'étendent de l'instant auquel la puissance a excédé les seuils respectifs SET 1 et SET 3 jusqu'à l'instant auquel une anomalie est détec- tée Avec un tel agencement, si SET 1 est franchi, puis SET 2 franchi ensuite, cela indique que la puissance d'usinage a augmenté, puis a diminué Si ensuite SET 3 est franchi dans les limites de la durée de la période ST 1, cela indique que la puissance d'usinage commence à croître à nouveau Si SET 3 reste franchi pendant la durée de la période ST 3, ce qui signifie que la puissance d'usinage a augmenté d'une manière continue, un signal d'anomalie est délivré à cet instant. En combinant d'une manière appropriée l'état EN-DE A et l'état AU-DELA de la puissance d'usinage par rapport à plusieurs seuils, ainsi que leur ordre, le motif de fluctuations propre à la puissance d'usinage peut être détecté, ce qui rend ainsi possible une détection d'anomalie de l'outil. Lorsqu'on utilise cette fonction de jugement séquentiel, des données sont sélectionnées à partir de la table de modes 58 en vue de déterminer si les différents seuils sont utilisés pour une détection de dépassement vers le haut ou une détection de dépassement vers le bas En outre, les périodes de durée de surveillance (périodes ST) correspondant aux différentes valeurs SET sont extraites de la table de canaux 60. Par ailleurs, à partir des moyens de détection d'effort d'usi- nage 32, il est introduit dans l'UC 62, qui sert de moyens de comparai- son/jugement 34, la consommation de puissance P(t) du moteur d'entraîne- ment 9, la puissance d'usinage f(t), la valeur intégrée ff(t), la valeur maximale f(t)ax et la valeur intégrée des signaux d'ondes oscillatoires et de renvoi provenant du circuit de détection de zone 42 L'UC 62 exécute une comparaison et un jugement sur la base de ces signaux d'entrée et des signaux de données provenant de la mémoire 33 et elle fournit en sortie, comme résultat du jugement, des signaux de commande envoyés au circuit de commande 12. Le fonctionnement du dispositif de détection d'anomalie 31 du second mode de réalisation va être décrit à l'aide de l'ordinogramme de commande de l'UC 62 qui est représenté à la figure 9. Au pas 1, un numéro T correspondant à l'outil nouvellement choisi et un numéro O correspondant à la pièce sont prélevés à partir du système de commande numérique 10 Au pas 2, ces numéros sont désignés dans la table d'opérations 57 de la mémoire 33 en vue de déterminer les conditions de surveillance. Lors de la détermination des conditions de surveillance, si par exemple, ainsi que cela est représenté au tableau 4, le n 1 est désigné pour le numéro 0 et pour le numéro T, six conditions sont fixées en même temps pour les données mémorisées sur l'emplacement de matrice (O,T) = ( 1,1). N de table de modes = 100 N de phase initiale = 4 Na de phase finale = 6 Valeur de référence (puissance de référence à 100 % 5) = 10 Fonction de répétition: Oui Fonction spéciale (calcul automatique): Oui Une fois que les conditions ci-dessus ont été déterminées, le moteur d'entraînement 9 est démarré au pas 3 Au pas 4, en vue de couper la puissance de démarrage du moteur au moment du lancement, une période égale à la durée de coupure de pointe ( 5 s) désignée par le numéro de mode 100 dans la table de modes 57 est retranchée de la période de surveillance. Au pas 5, la puissance hors-charge f(to) maintenue dans le circuit d'échantillonnage 37 est mémorisée Par ailleurs, la puissance d'usinage f(t) obtenue en soustrayant la puissance hors-charge f(to) de la consommation de puissance P(t) est mémorisée aussi. Ensuite, au pas 6, un signal de déclenchement permettant de faire commencer la phase est détecté soit à partir d'un signal externe, soit en fonction du niveau interne Le type du signal de déclenchement est déterminé par les données mémorisées dans la table de modes 58. Lorsque le processus ci-dessus est mis en oeuvre, l'usinage est exécuté, au pas 7, à partir de la phase initiale fixée au pas 2 et la surveillance de la puissance d'usinage est engagée en conformité avec les conditions de surveillance. D'une manière plus précise, au pas 8, la durée de démarrage de détection (période Tl) et la durée de détection (période T 2) sont préle- vées dans la table de phases 59, tandis que les données de coefficient correspondant à SET 1 à SET 4 sont prélevées dans la table de canaux 60 en fonction du numéro de canal fixé dans la table de phases 59 Quatre seuils (SET 1 à SET 4) sont déterminés en multipliant les données de coef- ficient par les valeurs de référence correspondant aux conditions de surveillance. Au pas 9, la surveillance d'anomalie est exécutée en comparant la puissance d'usinage aux seuils dans les limites de la durée désignée pour la période T 2 La méthode de détection portant sur la nature de la puissance à surveiller (effort d'usinage, valeur intégrée, etc) et le fait de savoir si les seuils (SET 1 à SET 4) sont utilisés pour une détec- tion de limite supérieure ou une détection de limite inférieure sont déterminés par les données mémorisées dans la table de modes 58. Si les conditions de surveillance englobent la fonction spé- ciale, elle est exécutée après le pas 9. Si la fonction de calcul automatique est prévue, le calcul est exécuté sur la base des conditions fixées dans la table de calcul automa- tique se trouvant dans la table de fonctions spéciales 61 (pas 10) Lors- que la valeur de référence est déterminée, elle est renvoyée à la table d'opérations 57 (pas 11 et 12) Dans ce processus de renvoi, chaque valeur de puissance se présentant au moment o la valeur de référence est déterminée (puissance consommée, puissance d'usinage, valeur intégrée et valeur maximale) est renvoyée à la valeur de référence du même type se trouvant dans la table d'opérations (puissance de charge à 100 A) afin de corriger la valeur de référence en cours en la remplaçant par une nouvelle valeur. Si la fonction de détection d'ondes oscillatoires et la fonc- tion de jugement séquentiel sont prévues, ces fonctions sont exécutées l'une après l'autre (pas 13 et 14) Ces fonctions aussi sont exécutées sur la base des données se trouvant dans une table de conditions associée à la table de fonctions spéciales 61. Si une anomalie est détectée dans la fonction spéciale, une sortie d'anomalie est activée, en fournissant en sortie un signal de commande. Par ailleurs, si une anomalie est détectée ailleurs que dans la fonction spéciale, une sortie SET et une sortie d'anomalie sont activées au pas 15. Lorsque le processus est achevé jusqu'au pas 15, il est jugé, au pas 16, si la période de surveillance est terminée Si la surveillance est maintenue en service à cet instant, il est jugé, au pas 17, si la phase exécutée est ou non la phase finale fixée dans la table d'opéra- tions 57 Si ce n'est pas la phase finale, les conditions de surveillance sont remplacées, au pas 18, par les conditions correspondant à la phase suivante Le programme retourne alors au pas 8 afin de répéter le proces- sus ci-dessus Celui-ci est répété jusqu'à ce que la phase soit parvenue à la phase finale, c'est-à-dire jusqu'à ce qu'elle atteigne la phase finale définie dans la table d'opérations 57, tout en remplaçant de manière successive les conditions. Lorsque la phase fixée à l'avance est terminée, le programme retourne au pas 7, si la fonction de répétition doit être utilisée, en vue de répéter les phases à partir de la phase initiale, jusqu'à ce que le nombre de répétitions de la phase atteigne une valeur fixée à l'avance (pas 19). Si la fonction de répétition n'est pas utilisée ou lorsque la fonction de répétition est terminée, il est jugé que la surveillance est achevée (pas 20) Le moteur d'entraînement est alors mis à l'arrêt. REVENDICATIONS 1 Dispositif de détection d'anomalie d'outil, pour machine- outil permettant d'usiner une pièce au moyen d'un outil d'usinage choisi en conformité avec un programme d'usinage, caractérisé en ce qu'il com- prend des moyens de détection d'effort d'usinage ( 2, 32), permettant de détecter un effort durant un usinage au moyen de l'outil d'usinage ( 20), une mémoire ( 4, 33), permettant de ranger des données de seuil destinées à juger la durée de vie de l'outil, des données de durée de démarrage de détection et des données de durée de détection, pour chaque phase d'usinage exécutée par chaque outil d'usinage en conformité avec le programme d'usinage, et des moyens de comparaison/jugement ( 3, 34) permettant de juger une anomalie de l'outil, en prélevant dans la mémoire ( 4, 33) des données de détection correspondant à l'outil d'usinage et en comparant la sortie des moyens de détection d'effort d'usinage ( 2, 32) à un seuil, se trouvant dans les données de seuil, dans les limites d'une durée de détection fixée dans les données de durée de détection. 2 Dispositif de détection d'anomalie d'outil suivant la reven- dication 1, caractérisé en ce que les données de seuil permettant de ju- ger la durée de vie d'un outil comprennent des valeurs de référence, pré- établies pour les différents outils d'usinage ( 20), et des données de coefficient, préétablies pour les différentes phases d'usinage, qui sont multipliées par chaque valeur de référence en vue de déterminer les seuils. 3 Dispositif de détection d'anomalie d'outil suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les données de seuil permettant de juger la durée de vie d'un outil comprennent plu- sieurs seuils et des données de durée de surveillance permettant de déterminer l'étendue de la surveillance pour chaque seuil. 4 Dispositif de détection d'anomalie d'outil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de détection d'effort d'usinage ( 32) sont pourvus d'un circuit ( 41) de trai- tement des ondes permettant de traiter les ondes des signaux d'effort durant un usinage et en ce que la mémoire ( 33) contient des données de seuil correspondant au traitement des ondes.