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Commandes pour machines-outils et analogues
La présente invention s'applique en général à des systèmes destinés à commander les machines-outils et s'applique plus particulièrement aux systèmes destiné$ 4 amener les machines-outils à exécuter automatiquement des cycles répétée d'opérations d'usinage qui sont composés d'un certain nombre delphases succèssives d'usinage.
Le but le plus général de l'invention est de renforcer la souplesse, la précision et l'opportunité avec lesquelles les opérations d'usinage peuvent être accomplies
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par les machines-outils dont la position est commandée par- ticulièrement, bien que non exclusivement, numériquement et qui sont amenées à exécuter des opérations d'usinage ré- pétées pour la production de pièces.
Un objectif important de l'invention est de rendre possible les réglages, les corrections ou les modi- fications pour une machine-outil des données d'une position définie par un programme et enregistrée. Plus particulière- ment l'un des objets de l'invention est de fournir la possibilité d'effectuer de petits réglages ou corrections dans une machine-outil dont les données pour la position finale ont été programmées, de façon à tenir compte de petites erreurs telles que les erreurs de mesure, les flexions d'un outil sous la charge et autres conditions variables, qui sont particulières à chaque machine-outil et dont il n'est pas possible de tenir compte dans l'éta- blissement du programme.
Un autre objet est de fournir la possibilité d'effectuer des réglages ou des modifications dans de larges limites dans une machine-outil pour laquelle les données de position finale ont été programmées,de façon à fournir un moyen simple de faire coïncider les données de référence programmées pour un usinage particulier avec les référenças particulières à une pièce d'usinage déterminée, pour tenir compte de la mise en place de la pièce d'usinage, de nombreuses mises en place de ces pièces d'usinage, de la mise en position de l'outil, de la longueur de l'outil ou de sa saillie et autres conditions variables dont il est difficile pour le programmateur de tenir compte lorsqu'il établit un programme pour la production de divers éléments.
Un objet moins immédiat de l'invention est de fournir un dispositif suivant lequel ces corrections, quand elles ont été faites une fois pour différentes phases de l'usinage, seront répétées quand le cycle complet de
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fonctionnement de la machine est répété un certain nombre de fois, évitant ainsi la nécessité d'établir un nouveau programme et rendant possible d'utiliser les mêmes données ou informations programmées sur différentes machines-outils particulières.
Un autre objet moins immédiat de l'invention est de permettre que les modifications ou les réglages de correc- tion soient "incorporés" à un programme précédemment établi, à un moment quelconque que ce soit pendant la première ap- plication de ce programme ou pendant les applications suc- cessives.
Un autre objet de l'invention est de permettre que ces modifications ou réglage des données de la position fi- nale puissent être faites dans une direction quelconque le long d'un certain nombre d'axes et accomplies à l'aide d'un appareil relativement simple.
Un objet supplémentaire est de rendre possible, pour un programme d'usinage quelconque, de procéder automa- tiquement d'échelon en échelon, d'être arrêté après chaque échelon, de recommencer l'échelon immédiatement précédent ou d'être définitivement arrêté pour que la machine puisse être commandée à la main. Cette souplesse permet à l'opéra- teur de mesurer la dimension d'une pièce d'usinage résultant de la position finale d'un élément portant un outil, d'écar- ter cet outil de la pièce travaillée, de faire les nécessai- res corrections de réglage et de répéter l'exécution de cet échelon pour vérifier la précision de la mise en position, compte étant tenu de la correction de réglage.
D'autres objets et avantages apparaitront au cours de la description suivante, faite avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une élévation frontale d'une machi- ne-outil, donnée à titre d'exemple dans laquelle la présente
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invention est utilisée.
La figure 1A est un schéma qui montre les axes de réglage pour l'outil sur un tour revolver
La figure 2 représente schématiquement un disposi- tif de transmission à vitesses multiples pour entraîner la table rotative de la machine-outil.
La figure 3 est une illustration schématique d'une transmission à vitesses multiples pour faire avancer le chariot porte-outil de la machine-outil avec différentes vi- tesses d'avance.
La figure 4 est un schéma représentant un système de commande qui contient les différentes caractéristiques de l'invention.
La figure 5 est une représentation schématique simplifiée des éléments du système dans une réalisation de l'invention, qui coopèrent pour fournir des moyens individuels dans la machine-outil permettant "d'incorporer" de petits réglages de correction des données de position pour le point terminal programmé ou pour la position d'arrêt pour chacune des phases critiques dans le programme d'usinage total et dans lequel un moyen de réglage différent est choisi peur chacune de ces phases critiques de sorte que le même réglage sera ensuite automatiquement compris dans la phase correspondante dans chacun des cycles d'usinage qui sont répétés.
La figure 6 est une représentation simplifiée schématique des éléments du système dans une autre forme de réalisation de l'invention qui coopèrent pour fournir un moyen dans la machine-outil pour permettre"d'incorpo- rer", à la fois de petits réglages de correction des données programmées pour chacune des phases d'usinage et des réglages dans de larges limites qui sont applicables à une série de phases, cette figure illustrant spécialement
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la méthode du décomposeur différentiel pour les réglages sur un grand intervalle des données de la position du point terminal ou d'arrêt.
La figure 7 est une illustration schématique smi- plifiée des éléments du système dans une autre forme de ráa- lisation de l'invention qui coopèrent pour fournir des ré- glages sur un grand intervalle des données de la position du point terminal ou d'arrêt, représentant particulièrement la méthode d'additions numériques pour les réglages sur un grand intervalle.
La figure 8 est une représentation schématique de la commande sur trois axes.
La figure 9 est un schéma @ du câblage d'une forme de réalisation pour des régleurs de position et des sélecteurs.
La figure 10 est une représentation schématique de parties de serve-commandes pour déplacer un élément et l'amener dans des positions déterminées à l'avance, repré- sentant particulièrement la relation entre les décomposeure et les discriminateurs.
La figure11 est un schéma de câblage de l'un des discriminateurs et comprend un moyen pour combi- ner les signaux.
La figure 12 est un diagramme pour représenter l'addition algébrique d'un signal d'erreur d'un décomposeur et d'un signal de correction d'un dispositif de centrage.
La figure 13 est un schéma de câblage d'une forme de réalisation de dispositifs de centrage sur un grand intervalle.
La figure 14 est une illustration schématique de portions de servo-commandes pour amener un élément: dans des
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positions fixées à l'avance, illustrant particulièrement la méthode du décomposeur différentiel pour les réglages dans un grand intervalle.
La figure 15 est un schéma de câblage d'un circuit représentant un décomposeur différentiel.
La figure 16 est un schéma de câblage de réseaux pour la conversion du code décimal au biquinaire et pour le passage du code biquinaire au code décimal.
La figure 17 est un schéma vectoriel illustrant les tensions en sinus et cosinus d'un convertisseur dégital/ analogique.
La figure 18 est une illustration schématique d'un moyen de réglage pour enregistrer les réglages d'ori- gine le long de l'axe des X, les réglages à grand inter- valle le long de l'axe des Y et les réglages de l'outil le long de l'axe des Z, les axes des X, des Y et des Z étant représentés comme associés avec la broche horizontale ou porte-outil d'une machine-outil.
Bien que l'invention ait été représentée et sera décrite avec quelques détails avec référence à une force de réalisation particulière, il doit être bien compris que l'invention n'est pas limitée à ce ces particulier. Au contraire, elle doit couvrir toutes les variantes, modifi- cations ou équivalents sans sortir de l'esprit et du cadre de l'invention ainsi qu'elle est définie plus bas.
Pour que l'invention et ses avantages puissent être complètement compris, les données de base relatives à une application spécifique de l'invention vont maintenant être brièvement décrites avec référence en particulier à une machine-outil donnée. On doit comprendre néanmoins que
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l'invention peut être appliquée directement à d'autres installations de base spécifiques et avec des modèles de machines-outils différents de celui qui est représenté ici;
La machine-outil représenté ici à titre d'exemple est un tour vertical 20 (fig.l) qui, d'une façon générale, comprend une table rotative 21 tourillonnant autour d'un axe vertical sur une base 22 et adaptée à supporter une pièce d'usinage (non représenta par des moyens tels qu'un man- drin à machoires 23.
Des colonnes 24 s'élèvent au-dessus de la table 21 qui sont reliées à leurs extrémités supé- rieures à une pièce transversale 25 et supportent une glis- sière transversale pouvant être réglée verticalement 26.
Cette glissière comporte des chemins de roulement qui sup- portent un élément coulissant transversalement ou porte- outil 30 qui se déplace dans une direction horizontale.
Ce porte-outil à son tour supporte un coulisse@u porte- outil 31 qui peut se déplacer verticalement et porte une tourelle pouvant être mise en position angulairement et qui est adaptée à porter un certain nombre d'outils cou- pants, ces outils pouvant être à volonté mis en position dans leur position de travail vers le bas. Dans la figure, un porte-outil 34, porté par la tourelle 32 peut recevoir un outil (non représenté) qui peut travailler la pièce à usiner sur la table tournante 21 pour lui donner différents diamètres et accomplir des passes le long de surfaces dis- posées radialement par rapport à l'axe de la table.
Le coulisseau 31 peut être mis en position verti- cale, sur le porte-outil 30 grâce à une vis-mère 35 tandis que le porte-outil 30 lui-même peut être mis horizontalement en position par la rotation d'une vis-mère 36. Cette vis- mère 36 peut être entraînée dans une direction quelconque et à l'une quelconque d'un certain nombre de vitesses angu- laires de façon à donner différentes vitesses d'avance ou vitesses linéaires au porte-outil 30. Dans ce but, une transmission d'avance vitesses multiples est installée dans un carter 38. Des indicateurs de position appropriés
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et des instruments de commande manuelle sont installés dans la face frontale du carter 38.
Bien que les éléments caractéristiques de la présente invention puissent être appliqués à commander les mouvements et les positions de divers autres éléments mo- biles tels que le coulisseau 31, on décrira ici,pour plus de brièveté, seulement le fonctionnement de ces élé- ments caractéristiques pour l'avance et la mise en posi- tion du porte-outil 30 en coordination avec la rotation de la table 21.
La table 21 (fig.l) peut être entraînée à l'une quelconque d'un certain nombre de vitesses de rotation.
Pour permettre de comprendre comment ce résultat est obtenu avec des commandes électriques, une table de transmission à vitesses multiples munie d'un certain nombre d'embrayages actionnés électromagnétiquement a été représenté à la figure 2. Un appareil d'entraînement ou moteur électrique 40 a un arbre de sortie 41 qui est relié pour l'entraîner à un arbre 42 avec l'un ou l'autre de deux rapports d'en- traînement en réponse à l'excitation ou à la désexcitation d'une bobine d'embrayage de vitesse SC1. L'excitiation de cette bobine fait coulisser une atmature 44 contre l'action d'un ressort 45 et provoque l'accouplement d'un élément d'embrayage 46 claveté sur l'arbre 41, avec un en- grenage 48 tourillonnant sur cet arbre.
Lorsque la bobine SC1 est désexcitée, le ressort 45 maintient l'élément d'em- brayage 46 en prise d'entraînement avec un second engrenage 49 tourillonnant sur l'arbre 41. Les engrenages 48 et 49 sont respectivement en prise avec les engrenages 50 et 51 fixés sur l'arbre 42, de sorte que celui-ci sera entraîné par l'arbre du moteur 41 avec l'une quelconque de deux vitesses, suivant que la bobine SC1 est excitée ou désec- citée.
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D'une façon semblable un embrayage 52 commande par une bobine SC2 est interposé entre l'arbre 42 et un troisième arbre 53, de sorte que celuci peut être en**
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traîné à l'une quelconque de quatre vitesses suivant la combinaison particulière choisie pour les bobines SC1, SQ2 qui sont excisées, A son tour, cet arbre 53 est relié en
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prise d'entraînement à un quatrième arbre 54 par un embtava6 semblable 55 commandé par une bobine SC3. Finalement l'arbre 54 est relié de façon à pouvoir être entraîné à un dernier arbre 56 par un embrayage 58 commandé par une bobine SC4, de sorte que, pour chaque vitesse de l'arbre 54, l'arbre 56
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peut être entra1n6 à l'une ou l'autre de deux vitesses suivant que la bobine SC4 est excitée ou désexcitée.
L'arbra 56 porte un pignon 59 qui est en prise avec un engrenage conique 60 faisant corps avec la table 21.
On notera que, suivant la combinaison particulière ! des seze combinaisons possibles des quatre bobines d'em- brayage qui sont excitées, la table 21 peut être entraîna
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à l'une quelconque des seize vitesses de rotation POdêibléJ.
Une transmission d'avance est représentée schéma* tiquement à la figure 3 ; elle présente un élément d'entrée sous la forme.d'un engrenage 61 qui est en prise aveu et entraîné par un engrenage 62 (fig.2) lequel tourne en re-
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lation de temps avec la table 21. En conséquence, latassë 1: .'entréd dé la transmission d'avance est toujours . losse .a.2 qui est en fonction de la vitesse de la table* Entre , l'engrenage d'admission 61 et un arbre 63 quatre systèmes d'engrenages et d'embrayages 64, 65, 66, 67 sont installés en prise d'entraînement et sont respectivement commandés par quatre bobines d'embrayage d'avance SC1, ge2e SC3 et SC4.
Les systèmes d'embrayage et d'engrenage 64 à 67 ont été représentés comme étant identiques à ceux de la figure 2 et n'auront pas besoin d'être décrits. On notera seulement
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c estâ-dirc.. que, pour une vitesse donnée de l'engrenage d'entrée 6l/"pbw' une vitesse donnée de la table 21) le dernier arbre 63
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peut être entraîné à l'une quelconque de seize vitesses pos- sibles suivant la combinaison choisie pour l'excitation des quatre bobines SC1 à SC4.
Pour commander le départ et l'arrêt du porte-outil 30, ainsi que la direction de son mouvement, l'arbre 63 est relié de façon à pouvoir êtr entraîné par deux embrayages vers l'avant et vers l'arrière 68 et 69 normalement hors de prise, à- la vis-mère 36 qui est engagée dans un écrou 30a fixé sur le porte-outil. L'excitation d'une bobine d'embrayage vers l'avant FWD fait coulisser un élément d'embrayage 68a claveté sur la via 36 pour venir en prise avec un engrenage 68b monté sur la vis et en prise avec un engrenage 63a fixe sur l'arbre 63. Celui-ci entraînera la via-mère 36 dans une rotation qui amène le porte-outil 30 à se déplacer vers l'a- vant, c'est-à-dire de la droite à la gauche dans la figure l.
Inversement, l'excitation de la bobine d'embrayage RTV déplace l'élément d'embrayage 69a claveté sur la vis-mère 36 pour venir en prise avec un engrenage 69b installé sur cette vis et relié par un engrenage fou 70 à l'engrenage 63b rigidement fixé à l'arbre 63. Cela amènera la vis-mère 36 à tourner dans une direction qui déplace le porte-outil 30 en sens inverse, c'est-à-dire de la gauche vers la droite. Quand aucune des bobines d'embrayage FWD ou REV n'est excitée, le porte-outil 30 est arrêté même si la table 21 continue à tourner.
Un frein 71, normalement hors de prise est associé à la vis-mère 36 et il vient en prise quand une bobine de frein associée BR est excitée. Le fonctionnement du frein 71 après le débrayage des deux embrayages 68 et 69 amène le porte-outil 1 un arrêt brusque sans marche au débrayage.
Le système représenté schématiquement à la figura 4 comprend un système pour recevoir les données ou lecteur A, qui peut fournir des jeux d'informations successifs pour di- riger le fonctionnement de la machine-outil pendant les pé- riodes successives d'une opération d'usinage complète. Ce lecteur A peut par exemple être constitue par un lecteur pour
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une bande perforée qui reçoit une bande présentant des rangées de perforations représentant des symboles ou dès chiffres pour les conditions de réglage variables qui peu- vent être modifiées d'échelon en échelon dans le fonction- nement d'usinage complet.
Chaque"bloc" de données pour commander chaque échelon de l'usinage renferme des informations en ce qui concerne la vitesse à laquelle la table 21 doit être entraî- née. L'information sera transmise à un dispositif d'emmaga- sinage des vitesses de la table D qui, à son tour, commande l'excitation des embrayages dans la transmission de vitesses pour la table G (représentée en détail à la figure 2). Chacun de ces blocs de données renferme en outre des indices ou in- formations qui désignent la direction dans laquelle le porte- outil 30 doit être déplacé au moyen d'un dispositif repré- senté ci-après comme étant la vis-mère 36 de façon à dépla- cer l'outil- porté par la tourelle 32 (fig.l) jusqu'à la position voulue pour le point terminal.
Cette information sur la direction est transmise à partir du lecteurA au dis- positif d'emmagasinage des directions C qui à son tour, agit sur une commande d'arrêt P pour exciter convenablement les embrayages H de direction de la machine (par exemple les embrayages FWD et REV de la figure 3).4 En outre, chacun des blocs de données renferme une information transmise à partir du lecteur A au dispositif d'emmagasinage de la vitesse d'avance D pour déterminer la vitesse d'avance à laquelle le porte-outil 30 (fig.1) se déplace vers la position voulue pour le point terminal.
Le dispositif d'emmagasinage de la vitesse d'avance D agit, à travers un comparateur sélecteur M pour exciter les embrayages voulus dans la transmission d'avance dela machine I, ainsi que ..représenté d'une façon détaillée à la figure 3. En outre, chaque bloc des données d'entrée comprend une information numérique qui définit la position du point ter- minal dans laquelle le porte-outil 30 et l'outil de coupe qui
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se déplace avec celui-ci doivent être transportés pour effectuer un échelon d'usinage.
Ces données de position sont transmises à partir du lecteur A à un dispositif d'em- magasinage des positions terminales B qui transmet ces informations à des convertisseurs L de signai de type digi- tal en signaux analogiques et des décomposeurs J qui font partie d'un servo-système de mise en position et qui pro- duisant des signaux d'erreurs appliqués aux discriminateurs K.
Enfin, chaque bloc de données lues par le lecteur A peut contenir une information qui choisit un dispositif particulier de réglage ou de correction et cette informa- tion est transmise depuis le lecteur A à un dispositif d'emmagasinage F qui relie l'un des ajusteurs déterminé Q en relation de commande avec la voie d'information entre le lecteur A et les discriminateurs K.
La figure 4 montre comment fonctionnent, lorsque chaque bloc d'informations relatif à chacun des échelons successifs de l'opération d'usinage est fourni au système, le dispositif d'emmagasinage de la vitesse de la table B, le dispositif d'emmagasinage de direction C, le dispositif d'emmagasinage de la vitesse d'avance D, le dispositif d'emmagasinage de la position du point terminal E et le dispositif d'emmagasinage de l'ajusteur choisi F pour être tous placés dans les conditions voulues pour représenter ce bloc d'informations d'entrée.
Les éléments E, J, K, L fonctionnent pour fournir un signal d'erreur toutes les fois où se produit une divergence entre la position du point terminal repré- sentée par les données enregistrées dans le dispositif d'emmagasinage E et la position effective de l'élément mo- bile qui vient d'être commandé, c'est-à-dire le porte-outil 30.
Un signal d'erreur qui apparaît ainsi après qu'un bloc d'informations a été lu et utilisé pour produire le mouve- ment du porte-outil dans une direction déterminée par
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l'état dans lequel se trouveles embrayages des dietto. de la machine H, et à une vitesse d'avance relative aêtQrm1'. par l'état dans lequel se trouve la transmission devança de la machine I, tandis que la table de la machine 21 est
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entraînée à une vitesse de rotation déterminée par l"t4t' dans lequel se trouve la transmission de la table de la machine G. Ces dernières composantes G, H et 1 sotte c' mirées en accord avec les données emmagasinées par les dispositifs d'emmagasinage B, C et D.
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On sait déjà amener un élément de la maahïnèà outil à ralentir pvant qu'il n'atteigne la position ftà1.
, ou. iexmiHaiU le point terminal et de préférence pour tfâlûri1* tir quand il atteint un point séparé du point terminal par une distance qui est proportionnelle à la vitesse d'avant absolue du porte-outil 30. te dispositif d'emmagasinage de la position tétai raina le E et les convertisseurs L , les décomposeurs . et les discriminateurs K associés ont été représentés sous une forme schématique à la figure 10, dans laquelle le dispositif d'emmagasinage de position est représenta courte
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étant constitué par un certain nombre de com¯nutaeu:
s en escalier qui sont réglés suivant les informations de
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la position terminale, dans des positions angulaires qù #/ représentent numériquement et digitalement la position
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yerminale désirée. Ces commutateurs en échelons commdnd6C des convertisseurs de données digitae8eà données zoals14 ques Ll quià leur tour, produisent des signaux diextita. tion ann1:P.)Jo.s pour des enroulements de stator 90a 91ae 92a de décomposeurs grossier , moyen et fin 90, 91, 92.
Ces trois décomposeurs ont: des enroulements de rotor 90b,
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91b, 92b qui sont électriquement reliés aux discr3.ttaca# grossier, moyen et fin 94,95 et 96
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Les rotors qui portent les enroulements 90b elb let 92b sont mécaniquement reliés pour être enttatb4s. en
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relation de temps avec le mouvement du porte-outil 30 (fig.
3 et 10) à travers des jeux successifs d'engrenages de ré- duction 98, 99 et 100, les rapports d'engrenage étant de préférence choisis de façon que le rotor du décomposeur grossier 90 tourne à une vitesse de révolution de un tout
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pour 25rem de mouvement pour le chariot 30, le rotor dû déci-emposeur moyen 91 tourne à une vitesse de un tour pour 25,4rosn du mouvement du chariot et le rotor pour le dècompbm seur f tourne à une vitesse de un tour pour 2,54mm de dêplà* cement du chariot.
Dans la pratique un plus grand nombre de déconposeurs entraînes successivement pourrait être employé pour fournir un intervalle plus grand de mouvementé commandés pour le chariot, mais la présente représentation'
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des trois décomposeurs fait comprendre l'organisation de base et le fonctionnement de l'appareil de mise en position*
En bref, on peut dire que les convertisseur;
d'une donnée digitale en une donnée analogique L1 fonctionnent pour exciter les décomposeurs 90 à 92, de façon à produite
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dans ceux-ci des champs magnétiques qui induiront des aî '-6 gnaux d'erreur en courant alternatif dans les enroulements de rotor correspondants 90b à 92d qui sont,en grandeut,pto4 portionnels aux sinus de et qui sont concordants du point de vue de polarité de phase avec la déplacement angulaire
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des rotors à partir d'une position angulaire unique d6finié ' par l'information numérique représentée di;tGà7.eucct par les copautateurs en escalier E.
A titre d'exemple si une position particulière d'un point terminal de 5,6tta (meeuw' ré à partit d'un point de référence convenable sur le parcours du chariot 30) est emmagasinée dans les commut.t8 en escalier r4, le décomposeur 90 sera excité, de aoxtd quai son enroulement de rotor 90b produira un signal d'<arr6W jusqu'à ce que cet enroulement de rotor ait été physique ment entraîné d'un angle qui signifiera que le chariot: 30 a atteint une position correspondant 58,42mm.
De marne le décomposeur moyeç. 91 sera excité de sorte que son enroula*
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ment de retor 9id proira un signal d'erreur jusqu'à ce qU6 cet enroulement de rotor 91b ait été angulairement amen' ,
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dans une position qui veut dire que le chariot s'est dé- placé depuis la position de référence de 8,63mm plus un multiple entier de 12,7mm. Finalement le décomposeur fin 92 sera excité de sorte que son enroulement de rotor 92b produira un signal d'erreur jusqu'à ce qu'il ait été amené dans une position angulaire indiquant que le chariot 30 a été déplacé de 1,14mm plus un multiple entier de 1,27mm.
A moins que le chariot 30 ne soit dans la position du point terminal représenté par l'information emmagasinée dans les commutateurs en escalier E, l'enroulement de rotor 90b produira une tension d'erreur en courant alternatif qui dépend en grandeur de la différence entre la position actuelle du chariot 30 et l'information emmagasinée qui représente la position du point terminal avec une approximation jusqu'au dixième le plus voisin de 25,4mm. La polarité de phase de cette tension correspondra au sens de cette différence.
L'enroulement de rotor 91b produira une tension d'erreur en courant alternatif dépendant en grandeur et en polarité de phase respectivement de l'importance et du sens de la différence entre la position effective du chariot 30 et l'information emmagasinée qui représente la position du point terminal avec une approximation du centième le plus voisin de 25,4mm. Finalement l'enroulement de rotor 92b aura induit une tension d'erreur en courant alternatif qui dépend en grandeur et en polarité de phase respectivement de l'importance et du sens de l'erreur entre la position du chariot et l'information emmagasinée représentant la position du point terminal au millième le plus voisin de 25,4mm.
Bien que les signaux d'erreur induits dans les enroulements de rotors moyen et fin 91b et 92b puissent passer
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à travers plusieurs zéros ou valeurs nulles, tandis que le chariot est déplacé sur un parcours relativement grand pour atteindre la position voulue pour le point terminal, le mouvement de ee chariot n'est pas interrompu parce que à ces moments, l'enroulement de rotor grossier 90b ne pro- duira pas un signal d'erreur correspondant à la valeur nulle ou au zéro.
Les trois discriminateurs 94, 95 et 96 sont très sensiblement identiques.
Lorsque l'on commande une machine-outil telle que le tour revolver vertical 20 (fig.l) pour exécuter d'une façon répétée les opérations d'usinage complètes constituées par un certain nombre de phases spécifiées dans digitalement [. un programme qui a été lu à partir d'une bande perforéeÇ* il est impossible lorsque l'on établit des instructions être qui doivent/suivies pour chaque phase d'usinage d'anticiper - et de tenir compte d'un certain nombre de facteurs variables qui peuvent affecter les dimensions dans la pièce d'usinage terminée.
Ces facteurs produisent de petites erreurs et comprennent le jeu ou l'infléchissement des vis-mères, des variantes dans les mesures, l'usure de l'outil, l'infléchis" sement de l'outil qui varie avec la distance du coulisseau
31 au chariot 30, les infléchissements différents pour l'ou- til suivant les profondeurs de coupes différentes, etc ...
De plus ; si un programme d'informations est donné pour des phases successives d'usinage et doit être utilisé par un certain nombre de machines-outils semblables de fabrication et d'âge différents, l'usure des vis-mères et des engrenages ainsi que leur jeu seront différents pour chacune des machines- outils. On ne peut pas tenir compte de ces différents fac- teurs dans l'établissement du programme.
La simple mise en position du chariot ou de tout autre élément de la machine-outil mobile jusqu'à un point déterminé sur leurs parcours de déplacement ne peut pas assurer que le bord de coupe d'un outil attaquera la pièce d'usinage sur la table 21 de telle façon que cette pièce
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sera travaillée précisément z. la dimension voulut* n1 inexactitudes de l'ordre de ' o,lti5nan sont suscepcib1ad . de se produire et sont: dues à des facteurs dont on ne paUc 1 pas tenir compte dans l'établissement du programme. Bien entendu certaines positions pour un point terminal dans lequel le chariot ou un des éléments de la machine*outil peut être amené ne sont pas critiques et n'affectent pas
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la précision dimensionnelle de la pièce usinée.
Si lé cha" riot doit simplement ramener en arrière 1' out..:. avant de l'approcher à un niveau différent de la pièce travailla le po'.nt où se termine ce mouvement en arrière nté8u pas1 particulièrement critique.'
Pour rendre possible de travailler des places d'usinage à un degré élevé de précision à partir d'un
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programme donné d'instructions concernant les vitèSdd.4 ém, ," la table, les directions d'avance, les valeurs de l'avant- et les positions d'un point terminal pour une série de phases d'usinage, l'invention a prévu de permettre à l'opérateur:
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de la machine-outil "d'enregistrer" une correction dé P()lJ.' ..." tion qui modifiera la position du point terminal de l'élément
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Mobile de la machine-outil légèrement à partir de la PO.t'1 tion fiRée initialement par les données d'entrée. L'4t1tat)' gement est tel qu'une correction individuelle peuttxt , . faite pour la position du point terminal pour un nombre
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quelconque de phases d'usinage et le réglage qui a êtâ àM une fois pour. une phase donnée sera effectif lorsque le même travail complet de la machine est répété un certain! nombre de fois.
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En addition à ces possibilités de pouvoir iàtÓ4 ' duire un système de commande de moyens permettant Un réglage ou une modification de faible dimension pour les données relatives à un point final porté au programme, suivant une,
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autve caractéristique de la présente invention, le sytcricô de commande comprend un moyen permettant d'étendre le champ*
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d'application du réglage et rendant possible des tim4iida tions des données figurant au programme dans un trbo grâha intervalle.
Cet ajustement à grand intervalle a, conformé* ment à l'invention, été prévu le long d'un certain nombre d'axes de mesure pour permettre de nombreux "ajustements" de l'outil sur cet axe, c'est-à-dire que des moyens sont
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prévus dans la machine-outil pour tenir compte des dieedm renées entre la longueur nominale et la longueur réélit
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d'un outil ou entre la saillie nominale et la saillie réelle de celui-ci. La présente invention s'applique également: à la fourniture de moyens pour permettre une réglage dans un large intervalle le long de l'un ou de plusieurs des
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axes pour permettre "un réglage d'origine" pour 1'a1:Lgrtdtn.rit entre les références des données inscrites au programma et les références de la pièce à usiner.
Pour fournir un dispositif permettant de modifiât*
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les données pour le point terminal à porter au progtamma à façon à tenir compte de petites variations dans les dtmenatjnt' on utilise un certain nombre de dispositifs de.rglae de position ou de générateurs de signaux de correct.ion et
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l'un de ces dispositifs est mis en opération pour ltuü. des phases d'usinage par un choix fait conformément à 1ft formation qui constitue une partie des instructions patir cette phase d'usinage.
Les données ou code do sélection destinés à désigner le dispositif de réglage particulier" ' qui sera effectif pendant une phase d'usinage donnéo sorti emmagasinées par la mémoire choisie F (fig.4) qui.! son tdttif choisit l'un d'un certain nombre d'ajusteurs Q et tidd CQ1Ul- ci effectif pour envoyer un signal de correction aux disûri'* minateurs K. La polarité et la grandeur du signal de cor- rection sont déterminées par le réglage du dispositif d'ajustement.
Ce signal est algébriquement ajouté au signai
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d'erreur fourni aux discriminateurs amenant ainsi la 'P#OM duction d'un signal de réponse nul et arrêtant le nlt4tlsemct
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de l'élément mobile de la machine-outil quand celui-ci atteint une position finale qui se trouve à une distance choisie et dans une direction choisie de la position du point terminal désignée par les données contenues dans la dispositif d'emmagasinage de position terminale E.
On a représenté à titre d'exemple une forme de .réalisation de ce dispositif pour la correction de la posi- tion dans la figure 9. Dans cette figure, un transformateur
160 possède un enroulement primaire 160a relié aux lignes de fourniture de courant alternatif L3, L2 et un enroule- ment secondaire 160b pourvu d'une prise centrale mise à la terre, Les tensions apparaissant dans les conducteurs de sortie 160c, 160d de l'enroulement secondaire 160b ont en conséquence la même amplitude mais des phases de polarités opposées.
Pour emmagasiner l'information provenant du lecteur de données A (fig.4) qui désigne l'un d'un cer- tain nombre de dispositifs de réglage qui devra être effec- tif pendant une phase d'usinage donnée, un commutateur multiple 165 (fig.9) est employé, ce commutateur comprenant des balais 165a, 165b reliés à un même arbre 166, cet arbre avec ses balais associés peut être mis dans l'une quelconque d'un certain nombre do positions angulaires de façon que les balais viennent en contact avec l'un d'un certain nombre de contacts fixes, en réponse à des données fournies par le lecteur A de la figure 4.
Par exemple, le commutateur 165 peut être un relais pas à pas qui est placé dans l'une quelconque de ses positions possibles en réponse à une information lue
Sur une bande perforée par le lecteur de données d'entrée.
Etant donné que c'est là une technique bien connue, l'ap- pareil pour actionner l'arbre do ce relais 166 n'a pas été représenté.
Les dispositifs de réglage pour les générateurs des signaux de correction ont été représentés comme comprenant
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un certain nombre de potentiomètres P1. P2, P3, P4, P5....
Pn. Les extrémités inférieures de ces potentiomètres sont toutes reliées à la ligne 160d. Les bornes supérieures de ces potentiomètres sont sélectivement reliées une à la fois aux conducteurs de sortie 160c par le balai 165a.
A mesure que l'arbre 166 est place dans ses positions angu- laires successives, le balai 165a réunit successivement la ligne 160c à l'extrémité supérieure des potentiomètres P1, P2, P3, P4, P5...Pn. De cette façon,le réglage de l'interrupteur 165 est fait pour choisir, c'est-à-dire exciter l'un de plusieurs potentiomètres disponibles.
Pour indiquer celui des potentiomètres qui est effectif à un moment donné pour fournir un réglage à la position du point terminal du chariot 30, chacun des poten- tiomètres est relié en parallèle à une lampe pilote Pla, P2a, P3a...etc. Quand l'un quelconque des potentiomètres est choisi et alimenté, la lampe pilote correspondante s'al- lume pour indiquer à l'opérateur le potentiomètre qui @mè- nera une modification dans la position finale vers laquelle le chariot 30 est déplacé.
Chacun des potentiomètres comporte un curseur réglable à la main Plb, P2b, P3b...Pnb. Quand le curseur d'un potentiomètre choisi est dans sa position médiane il ne recevra aucune tension aussi longtemps que les extrémités opposées du potentiomètre sont reliées 4 l'enroulement se- condaire 160b. Si cependant le curseur est déplacé dans une direction ou dans l'autre à partir de sa position centrale il recevra progressivement une tension de courant alternatif de plus grande amplitude d'une polarité de phase ou de l'autre, c'est-à-dire qu'il sera en phase avec la tension d'alimentation qui apparaît dans les lignes L2, L3 ou sera déphasé par rapport à celles-ci.
Pour transférer le signal de correction qui appa- rait sur les curseurs du potentiomètre choisi, tous les
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curseurs ±li> a Prib sont reliés à des contacts 8taCionnaM< respectifs associes avec le balai 165b. Ainsi, par exeniplaj si le balai de commutateur 165a se trouve dans gâ Seconde position de façon à exciter le potentiomètre P2 en se râtinié* sant à celui-ci par l'enroulement secondaire 160b, 14 bâliti 165b sera aussi dans sa seconde position en réunissant;
eh conséquence le curseur de potentiomètre P2b au balai l5b4 1$ balai de commutateur 165b (±îg.9) conduit directemoat à doit% bornes de correction d'entrée CI dânâ les décdmpogcute moyen et fin, 95 et 96, Pour perttttetCM de comprendre *6W,2nt ces signaux de correction amènent des &odificat:iona dans la position finale du point tt&rmitta vers lequel Ip chariot 30 est déplacé, il est bon da do reporter à 19 figure Il. Comme on la voit dans cQl1ei; le signal dâ correction de tension alternative (qui à Urte.. ' ' amplitude et une polarité de phase déterminées par le r4stti$ti '
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du curseur de potentiomètre en fonctionnement apparaît
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entre les bornes d'entrée CI et 105.
Une partie do de ôi$riii', de correction efltt absorbée au passage par un pobenti<Kflèt*é 170 et tîfânsmtsG à travers une résistance 171 à lié de commande 1 bBtt de l'amplificateur d'addition 108. te ,,.'"#.' , signal do élection constitue en lui-mêma un signal *M' wff * reur" d*ai pilt[ad4 relativement faibla qui est de' sorte âbit positif, sbit nègiatiï, La signal "d'erreur" pr1rtoa'.Í'pi':\ qu6 aux bûtfties 105 et 106 a une valeur qui est 96 hât i*ti de lâ dl±±êîfe i6e entre la position actuelle du chari6'tt 30 et. la positif désiras qui est représentée par l'infort mation dans ta dispositif d'emmagasinage. Ce signal peut également être positif ou négatif, c'est-à-dire avec une
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polarité de phase ou l'autre.
L'amplificateur d'addition
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108 opère pour additionner algébriquement le signal db"ët4Î qui apparat aux bornes 106 et 105 et le signal de é6ttëttlbh qui apparaît aux bornes Cle 105 (aussi bien que le signai dtantleipatiôhi si celui-ci apparaît alors entte les borner
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Al et 105) Conne résultat de cette addition algébrique
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le signal de commande net amplifié qui apparaît à l'âbode 108b est plus grand ou plus petit qu'il ne serait si seulement le vrai signal d'erreur avait été amplifié et cela d'une quantité qui est réglée par le réglage) du cur- seur pour le potentiomètre choisi ou le générateur dû correction.
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Quand le discriminateur de la figure il ata&ni l'un ou l'autre des relais PL, Ml à être excité et par là produit le déplacement du chariot 30 varë la po8i<iio dêsivée pour le point terminal) la signal d'erreur Ytaie qui apparaît aux bornes 106 et 105 décroîtra ptogeodoile ment en amplitude. N4arum&ins une répons nulle dé de peoà duira que lorsque le signal de commandes net r'èUltabt de l'addition algébrique du signal d'erreur vraie et du signal de correction a été réduit à une grandeur itt±é#i&ir'i à une grandeur fixée à l'avance.
Dans ce but les deux vu* lais PL et MI seront simultanément désexcités pour aOl'tn8'" une réponse nulle quand le chariot 30 a été Q6pi'. fton pas à la position désignée par les données tônsmâgalitvées pour le point terminale mais à une position dans la beide taorte,s&tu6e de part et d'autre du point terminai it bzz dant plus ou moins sur une distance infinitésimale qui raz représentée par le réglage du potentiomètre d0K?oi?rÊcliididi choisi.
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Les curseurs réglables & la tnain des eôtëâiè4 mètres Plb...Pnb (ìg.9) peuvent être associ6s avec des
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échelles graduées directement en centièmes de tûillietre pour permettre à l'opérateur "d'enregistrer" la correctif désirée pour la position.
Pendant le parcours initial pour un ptdgtanta donné d'informations, le chariot 30 peut être arrêté à la fin de chacune des phases de mise en position. La dimension
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qui sera usinée sur la pièce à travailler, avec tel c4ilôt dans cette position, peut être mesurée après 4+oi ijUle4 . le coulisseau 31 légèrement à la main pour fait* une coupai .
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cessât, pana le cas où il existe une inexactitude de dimension, l'opérateur peut ramener en arrière le chariot mobile 30 de façon 4 séparer l'outil de la pièce à usiner et faire alors un réglage approprié dans le réglage du potentiomètre choisi.
La phase de mise en position est alors reproduite, une seconde coupe d'essai est faite et la pièce est mesurée à nouveau pour permettre de voir ai la position finale résultant du point terminal programmé et modifiée par l'action du potentiomètre qui vient d'être ajusté, produit exactement la simension voulue sur la pièce travailler,
Ce processus peut être repliée à l'extrémité de chacune des phases critiques de mise en position pendant l'opération initiale de mise en place.Une fois qu'une passe initiale a été faite et que les Potentiomètre$ choi" sis pour certaines des phases ont été ajustés pour fournir les corrections de position nécessaires,
ces potentiomètres sont maintenus dans leurs réglages. Alors, quand l'opéra- tion d'usinage totale est répétée un nombre quelconque de fois pour produira un certain nombre de pièces identiques, chaque fois que le système de commande reçoit les données d'ontrée pour une phase d'usinage donnée, le commutateur* sélecteur 165 (fig,9) sera mis dans la même position de sorte que la même potentiomètre de correction sera placé en liaison effective avec les discriminateurs et que la marne modification ou correction sera effectuée dans la position finale du point terminal.
t'appareil pour accomplir la correction ou le réglage des positions du chariot par rapport 4 celles qui ont été programmées et qui ont été désignées par l'infor- mation fournie au lecteur A, a été décrit ci-dessus avec quelques détails. Il semble néanmoins qu'une meilleure compréhension des relations d'ensemble et des fonctions de coopération des éléments du système pour produire ce
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résultat avantageux sera mieux comprise grâce à un court résumé avec référence à la figure 5. La figure 5 est un schéma et illustre seulement les parties du présent système qui prennent part à la correction ou au réglage de la po- ait ion.
Si l'on se reporte à la figure 5, le lecteur d'entrée A reçoit des jeux ou blocs successifs d'infor- mations fournis par un organe d'enregistrement convenable tel que la bande perforée 200, Comme on l'a noté plus haut, chaque bloc ou jeu d'informations peut contenir une désigna* tion de la vitesse choisie pour la table du tour, la vitesse d'avance relative choisie pour le chariot 30 et la position désirée pour le point terminal.
Il est impossible, comme on l'a noté plus haut que le programmateur qui prépare ses jeux d'informations en premier lieu, puisse prévoir et tenir compte de l'usure de l'outil, du fléchissement de cet outil,de l'excès de jeu et /autres imperfections dans les engrenages de la machine* outil et dans les vis- mères, A la place, le programmateur peut inclure dans chaque bloc d'informations un code do sélection qui cor- respondra à l'un de plusieurs ajusteurs différents ou de signal générateurs/de correction,.Quand le lecteur A lit chaque bloc d'informations, il transmettra non seulement l'in- formation de position désirée au dispositif d'emmagasinage
E, mais il transmettra également tout code de sélection au dispositif d'emmagasinage de correction choisi F.
Ces codes de sélection sont représentés ici dans trois blocs successifs sur la bande perforée 200, SC (PI),SC (P2) et SC (P3). En réponse à la réception de ces codes de sélection respectifs, le dispositif d'em- magasinage de correction F place le balai mobile 165a sur un relais à cascade 165 en un point de contact correspon" dans relié au rhéostat P1, P2,/ou P3.
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Ces rhéostats sont ici représentés comte une forma de source ou de générateur de signal régla/ble. On notera que tous ces rhéostats sont reliés à une source de tension, de sorte que la tension apparaissant sur leurs cursuers et: qui est transmise par le commutateur à cascade 165 à un dispositif d'addition algébrique K dépend de la position déni laquelle ces curseurs de potentiomètres ont été placés
En fonctionnement par conséquent, quand un bold d'information est reçu, la position du point terminal programmé est transmise au dispositif d'emmagasinage de position E et le code de sélection est transmis au idsposi- tif d'emmagasinage F. Si l'on admet que le code de Sélectif SC (P1) est lu,
le balai 165a prendra la position qui est représentée à la figure 5 et le curseur du potentiomètre P1 sera alors relié pour fournir un signal de correction à l'une des entrées du dispositif d'addition algébrique K.
Le comparateur de position représenté à la figure 5 reçoit à sa première entrée, les signaux provenant du dispositif d'emmagasinage de position E qui indiquent la position du point terminal programmé ; il reçoit à sa seconda entrée des informations fournies par un lecteur de position ' , ou des signaux qui représentent la position effective du @hamiot 30.
La sortie du comparateur de position est Un signal de première ou véritable erreur qui est transmis comme à la seconde entrée du dispositif d'addition algébrique K. L'in- formation de sortie du dispositif d'addition qui apparaît dans une ligne 220 est donc un signal de contrôle composé qui est la somme algébrique du signal d'erreur et du signal de correction recueillie dans le potentiomètre P1. Ca signal de commande composé ou signal de commande net est fourni au dispositif d'entraînement I, P qui fait tourner la vis-mère 36 pour déplacer le chariot 30 jusqu'à ce qu'il atteigne Une position pour laquelle le signal composé est réduit à zéro.
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A ce moment; le signal d'erreur vrai. produit par Le comparateur de position peut ne pas être zéro. Ainsi, la position finale du chariot: 30 n'est pas celle qui a été programmée ou désignée par 1* information fournie à l'origine au lecteur Armais est une position qui se trouve à ;ne dis- tance de celle-ci qui dépend du réglage du balai du potentio- mètre P1 et ainsi de la grandeur du signal de correction provenant du potentiomètre choisi.
1,'Opérateur de la machine-outil peut régler le balai du potentiomètre P1 pour changer la position finale du balai 30 et par là compenser l'usure de l'outil, la flexion de l'outil et autres facteurs dont le programma- teur n'a pas pu tenir compte.
Quand la phase suivante de l'enssemble l'opération d'usinage d'ensemble est effectuée par le lecteur A qui reçoit le bloc d'informations suivant , un autre des potentiomètre. P1 à P5 peut être choisi grâces à 'un code de sélection diffé- rent qui serai. inclus dans ce bolc d'informations. Ainsi le déplacement des corrections dé la machine-outil dépen- ,dra du réglage du curseur de ce potentiomètre particulier.
Une fois que l'opérateur a fait parcourir à la machine-Outil un cycle complet pour travailler une pièce d'usinage donnée; et à réglé les différents potentiomètres pour produire la mise en position précise du chariot 30 et de l'outil port' par celui-ci pendant chacune des phases, le système peut être actionné d'une façon répétée Pour pro- duire un grand nombre de pièces d'Usinage Les déplacement. de correction établis précédemment pour chaque phase du programme s'accomplissent automatiquement parce que le mime code de sélection aménera la Salai 165a à se relier au potentiomètre correspondant pendant la répétition d'une phase donnée.
Ceci représente un perfectionnement de très grande importance et un stand avantage pour la commande
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automatique des machines-outile et permet d'employer les données programmées portées par une bande perforée ou une attre forme d'enregistrement d'être utilisée avec une va
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riété de machines différentes et dans des conditions di ffi- rentes d'usure et de fléchissement de l'outil.
Avec le système qui vient d'être décrit, qui com- prend des ajusteurs de position sous la forme de rhéostats réglables qui font varier la position angulaire pour laquelle le décomposeur 4 rotor 92b de correction fine donna un signal nul, il existe une limite bien déterminée de la grandeur des ajustements qui peuvent être effectués en raison des limitations de l'appareil. On comprendra cela
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si l'on examine la construction physique du d4cçmposeur et. son fonctionnement électrique.
Avec un décomposeur du
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modèle décrit, un signal "nul" est atteint à 0" et 10' c'est-à-dire dans les deux positions du rotor du décomposeur dans lesquelles il est aligné angulairement avec le lecteur de champ produit par les tensions sinus et cosinus fournies respectivement aux enroulements de champ. Dans cette posi- tion du rotor aucune tension de sortie n'est induite dans
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le rotor. En conséquence, le maximum dont le "zéro" pourrait être décalé dans un décomposeur unique serait à 90" du point nul à On ou 199". On se rappellera que dans Io p,I.en' . système, le decomposevr fin tourne de 3eo" pour chacun des mouvements de 2,54mm de la vis-mère.
Avec ce dëcomposewf 90" du mouvement a!9tBaB!sn& du rotor représentent un quart de révolution ou 0,63mm comme la distance maxime possible de décalage pour le point "zéro". Dans le présent
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circuit, qui Cfnnprenç! un circuit de discriminateur (fig,11) pour recevoir le signal zéro et, en réponse à celui-ci, cesser d'actionner des embrayages d'avance, on a constat té que dans.la pratique, le circuit du discriminateur ne fonctionnera pas d'une façon satisfaisante quand un signal de polarisation est introduit qui est supérieur d'environ
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36 au déplacement du rotor du ddeomposeur, 36 de déplacement;
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pour le rotor du décomposeur fin correspondant à environ 0,23mm du déplacement linaire du charion et ainsi ce dépla- cement de 0,25mm constitue environ le réglage maximum qui peut être obtenu avec le système actuel quand des ajusteurs de positions PI à P5 (fig.9) sont utilisés pour introduire et ajouter une tension de polarisation au signal provenant du décomposeur fin 92 qui est employé pour actionner le circuit du discriminateur. tour expliquer ce qui précède avec référence à la figure 12, la courbe des sinus R.représente la tension de sortie du rotor du décomposeur fin.
Quand il n'y a pas de tension de polarisation provenant des ajusteurs de position, on notera que cette courbe de tension R1 est négative puis positive à mesure que le rotor tourne de 360 en passant par deux zéros. Ainsi le signal R1 est fourni au circuit du discriminateur 96 et représente le signal d'erreur qui est algébriquement additionné avec le signal de correction ou de réglage fourni à ce circuit par les rhéostats P1 à P5.
Si une tension de polarisation négative A1 représentant la tension de correction ou d'ajustage pro- venant d'un ajusteur de position P1 à P5 est introduite et ajoutée au signal R1,le signal résultant est représenté par la courbe R2. On notera qu'avec une tension négative A1, le point zéro a passé de X1 à X2 représentant 18 approximativement du mouvement du rotor qui est équivalent à approximativement 0,125mm du mouvement du chariot. Si on se reporte maintenant à la figure 11A, on verra que si une tension de polarisation négative provenant de A2 est introduite, la courbe de tension R3 est toujours négative, elle touche à peine l'axe des zéros et en conséquence ne passe pas par zéro et ne produit pas un signal nul.
On a constaté que le circuit du discriminateur de la figure 11 ne répondra pas à un signal d'entrée ayant cette tension pour amener les thyratrons 120 et 121 à entrer en action et débrayer les embrayages d'avance, arrêtant ainsi la vis-
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mère du chariot:.
En fait on a constaté que la ténalori'du eôlim risation maxima qui peut être introduite est la valeur A* (fig.12) qui amène un déplacement du point zéro depuis xi h X3 équivalent à environ 36* du mouvement du rotor du décomposeur fin, c'est-4-dira à 0,25mm du mouvement du chariot
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Le système da réglage pour de faibles dimenaiohe qui trient d'être décrit comprend par conséquent la tiodiiitad- tion de la position ou le réglage du point terminal par le
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déplacement du point zéro du dôcomposeur fin 92 et est Ott - conséquence logiquement limité à des réglages de très faibli diej:
ane0t Pour permettre d'effectuer les modifications ou réglages dépassant ces limites de distance, la présent in- vention fournit un dispositif pour produire des Signaux représentant les données correspondant à la modification ' et combinant ces signaux avec des signaux représentant des
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données programmées, avant que ces signaux de données pro* gratamées ou leurs équivalents analogiques soient convertis par le système de dé#omposeurs en signaux d'erreur de position ou de déplacement.
De cette façon, on fait complà- tement disparaître la limitation qui faisait que la distant maxima possible se limite à la distance linéaire correspondant
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à 90" de mouvement du décomposeur fin et, pratiqueMentt à même moins que cela.
On a représenté schématiquement à la figure 6 un système de commande contenant un dispositif profère pour -
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obtenir ce résultat. On voit dans cette figure que le syôte comprend un dispositif d'emmagasinage pour une sélection s'exerçant sur une gamme étendue FW et des ajusteurs pour cette même gamme dans les blocs W pour enregistrer sur la
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machine-outil une distance ou une dimension qui sera tt8 duite pour modifier le chiffre de position du point terminal lu ?go= madifiirx i:K Khii&a: in pMUrhnt dur la bande enresitt* Creuse. D'après ce schéma, le signal provenant du dispositif d'emmagasinage FW est combiné avec le signal provenant des
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décomposeurs et convertisseurs"digital/analogiques" J.C.
De cette manière les vecteurs de champ qui représentent: le point terminal et qui Sont produits en recomposant les tensions de sinus et de cosinus provenant des convertisseurs digital/analogique sont déplacés d'un angle qui dépend de la grandeur qui a été enregistrée dans la réglage à largo intervalle. Cotte opération est réalisée grâce à des moyens, représentés à la figura 15 comme un circuit repré- sentant un décompdseur différentiel RD et cette réalisation de l'invention Sera celle à laquelle il est fait référence pour décrite le procédé de décomposition différentielle.
On doit comprendre que les tensions sinus et cosinus modi- fiées provenant du décomposeur différentiel RD sont fournies aux décomposeurs JR qui produisent un signal d'erreur repré- sentant d'une façon continue la distance au point terminai, et qui est utilisa par l'action des discriminateurs K pour actionner le dispositif d'entraînement (avance).
Dans le schéma de blocs de la figure 7 on a re- présente un système de commande qui comprend un dispositif différent pour le réglage ou la modification d'une position terminale dans le réglage à large intervalle.Alors que le système de commande de la figure 6 combine, au moyen d'un décomposeur différentiel RD, les tensions analogiques sinus et cosinus équivalent à l'information numérique lue sur la bande (c'est-à-dire après que le signal de données numériques programmées a été converti en tension sinus et cosinus), avec un signal représentant le réglage ou la modification de dimension,
dans la présente variante ce signal de réglage ou modification de dimension est combiné avec le signal de données numériques programmées avant que ce dernier ne soit converti en tensions électriques analogiques
Four obtenir ce résultait conformément à l'invention, le signal de sortie du lecteur da bande (digital) est combina ou additionna avec le Signal da sottie provenant des dispo* sitifs de régalge à large intervalle W (digital) pour l'axe
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des 9 pu t'Mt9 4e Vf ç# 1. signaux oombin4.
(4tg.., sont alors converti en tension$ ainus et cosinus AU410841quo
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pae des moren. oent voprdoontês ici comme ë8a@ qommxi
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tisseurs digital/analogique, Cette seconde forme de igè4lîggo tion en conséquence sera désignée gomme la méçhode 4'*444$&M|
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digitale,
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01 l'on fa pgppvço à la figure 4, or* vo1' !$ cette figure représente schématiquement les ft4%eq.. réalisation 4e Invention pour la modification* #a 3.3 pej?w tion du point t;mtn41t PQ,4v le réglage de faible dimeoptp#l le lecteur de donnée* d'entrée A fournit; un signai fttovtaâftt de chacun das bippo de donnded sur la bande qui açt9 le dJLappsjLt::
'ngittag ? pour choisir 1' 4193 J*4 f tours de PQion , h4tata pour une phase pa#$4wSA#²# du fonctionnement de 14 machine, De cette façon, pn pi#t.' un dispositif p'1Qulier dans lequel des dqnndpe m MS$4 préalablement rlovèoo sont emmagasinées. Cette oAr4çt6V4#11 tique est opn4orvée lang le systbme présent qmî .En dispositif pour pas ge$lggço de faible dimension evoet b04 qu'un diapppi1t povfîf les réglages à large intewall, ï description precedoiço a etê fimit6e à un système.
ItanFa&fNflNH des réglages gato distance le long d'un seul 44à pgU 91 comprendra fogilemene que le système peut &%V9 ètçndv pour fournir un réglage le long 4e l'un de plusieura ae? &± en pratique on oproeg4ror4 les réglages pour un ceveon npmbre 4'anço et Je bloc d'innovations sur In bande o.3'Iq. dra une indication désignant l'Axe le long duquel *?$%$ W8|MW# est faite, Le système présent v4 Être décrit pour 490 inclut ses avec des #ne$ multiples de façon à montrer ççmme4e 19
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système peut être construit dans la pratique.
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Si l'on se reporte à la figure 6, le 8Qh6 do blocs reprêsonte un oye4ême de commande comprenant un
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dispositif pouf le réglage de faible dimension et ayant
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également Mn dispas,ifci± fournissant un réglage a 14yge
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intervalle le long d'un ou plusieurs axes. Cela est montré schématiquement dans la figure 6 dans laquelle les ajusteurs à large intervalle W comprennent des rangées de commutateurs (ou des dispositif équivalente) pour enregistrer une modification à large intervalle le long d'un certain nombre d'axes.
Le lecteur d'entrée fournit également un signal qui choisit une rangée particulière de commutateurs pour une opération particulière d'usinage ou une série d'opérations et désigne axe de mesure. D'une façon générale cela est conforme au système précédemment décrit , mais la signal de sélection est dans le cas présent obtenu d'une façon différente.
Le présent système est particulièrement utile pour fournir un "réglage d'outil" dans la commando da la machine-outil, c'est-à-dire des moyens pour enregistrer la différence entre la longueur ou l'écart horizontal nominale de l'outil, qui est utilisée par le programmateur en établissant une dimension définissant la position du point terminal et la longueur ou écart horizontal effectif de l'outil qui peuvent être différents des dimensions nominales d'une quantité importante pour une mise en place particulière de l'outil, ou bien le programmateur peut ne tenir aucun compte de la longueur de l'outil ou de l'écart horizontal de celui-ci et les valeurs , totales pour les dimensions d'outil sur l'axe des X ou l'axe être des Y peuvent/relevées par l'opérateur.
Bien entendu, on ne doit pas se limiter à cet emploi néanmoins, pour des raisons d'illustration, l'invention sera décrite en application à l'utilisation d'un "réglage d'outil", Si l'on se reporte 4 la figure 1A, ce"réglage d'outil" comprend un réglage pour la longueur d'outil et un réglage pour l'écart horizontal de l'outil. La longueur de l'outil dans ce cas est mesurée depuis la face de la tourelle jusqu'au bord de coupe, ce qui est une dimensions verticale Y tandis que l'écart de l'outil est mesuré horizentalement (X) à partir d'un point situé en ligne avec le centre du perteoutil. En conséquence la longueur de l'eutil est mesurée le
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long de l'axe des Y tandis que l'écart de l'outil est me1U4Í le long de l'axe des X.
Dans le cas présent, pour lé 'g1ago de l'outil l'appareil fournit un réglage le long de deux àxooo, Pour remplir cette mission, les dispositifs de réglage de
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large intervalle du bloc FW comprennent, ainsi que cela eôfe i représente à la figure 13, une rangée de commutateurs 300 pour l'axe des X et une rangée 302 pour l'axe des Y. Cette même correction ou modification, dans le réglage des X, Sera. nécessaire pour chacun des outils et en conséquence pour %ni tour revolver ayant une tourelle à cinq outils il sera né-
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cessare d'avoir cinq jeux de commutateurs dans chacune des rangées pour les axes des X et des Y, à raison d'un jeu de commutateurs pour chaque position de tourelle.
On connaît déjà un convertisseur digital/analogique qui fournit des moyens pour transformer l'information digi tale obtenue à partir de la bande pour un point terminal électriques particulier d'un élément de machine en tensions/analogiques en sinus et en cosinus. Cet appareil de commande comprend un certain nombre de synchro-dispositifs ou décomposeurs qui sont reliés par.des engrenages ayant des rapports différents
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avec -1"em"eRta",de la machine mobile, de la façon représenter à la figure 14 et excités par des signaux analogiques rept4 sentant successivement les chiffres d'ordre décroissant du nombre du point terminal particulier.
Quand les signaux d'et-
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reur pour tous les décomposeurs sont simultanément des 0 la position désirée a été atteinte et le mouvement terminé*
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Si l'on se reporte à la figure 14, le système de mise en posiez tion représenté emploie des décomposeurs grossiers, moyens et fins, 90, 91, 92 qui sont chacun reliés, pour .ertradet A l'élément de la machine mobile qui est commandé avec des rap- ports différents d'engrenage. Le décomposeur grossier 90 est
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relié pour l'entra'ner à la vis-mère par des engrenages tôle que le rotor tourne à la vitesse d'une révolution pour 254nRH de déplacement de l'élément de machine,étant bien compris que cela est à titre d'exemple seulement,
et un décomposeur addi*
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tionnel peut être facilement incorporé et entraîné à un d.x.téi
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de la course
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/du d6composeur grossier bzz de façon à augmenter l'intervalle .de déplacement du chariot:. 0* autre part, les rotors des décompcocurs moyen et fin, 91, 92s sont réunis pour l'entraîner à la vis mère de façon qu'ils tournent respectivement à des
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Vitesses de une révolution pour 15, 4mu et une révolution pour 2,54mm de déplacement de l'élément 64.
Etant donné qu'il est préférable dû limiter le déplacement total de cet
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élément de la machine da façon que l'arbre du décomposeur grossier 90 ne puisse pas faire plus qu'une demi-révolution, parce que ce dcomposeur fournit un zéro pour deux positions
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angulaires du rotor espacées de Ï8Q*, 1'intervalle de dépla- cement effectué de cet élément de Machine, avec l'appareil
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à trois décomposeurs représente, est de l2xmri. On compren- dra facilement qu'avec un décomposeur supplémentaire cet intervalle sera porté à 127Omnt et avec deux décomposeurs à 1.i0Cnt.
En termes numériques, le décomposeur grossier 90 donne une solution jusqu'au dixième le plus voisin de 2$mm4, le décomposeur moyen 91 Jusqu'au centième le plus voisin
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de 2S,4m.rtl et le decoïttposeur fin 92 jusqu'au millième le plue voisin de 25,4m. En pratique des décomposeurs supplémentai- res peuvent et sont généralement ajoutés de façon à tenir
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compte des dimensions supérieures À 127mm et à permettre des réglages fins plus poussés
Pour être compatible avec les autres portions du système, les ajusteurs à large intervalle W, représentés à
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la figure 13, comprennent des moyens pour relever et ecxaa* gasàner un nombre à quatre enivrée.
Un certain nombre de jeux de cosNMtateurs pouvant être actionnés dèune façon indépendante dans deux rangées 300 et 302 sont prévus pour les réglages à large intervalle, chaque jeu comprenant quatre
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commutateurs 5\01..1 à S"4 Avec ces commutateurs les unités de la modification de position sont marquées en employant par le premier commutateur 1, les dixièmes dhunitê sont '3, le second commutateur 2, les centièmes en employant le
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commutateur 3 et les réglages désires au 1lo plus voisin de l'unité sont obtenus en employant le commut4t, 4. je premier jeu de commutateurs $W-2 à $W-4 sont rais en place pour enregistrer un nombre je modificateur 0,678 par exemple.
Le commutateur supérieur SW-l est rais dans sa position zéro"> le commutateur des dixièmes SW <? est lP1a dans la position "six", le commutateur des centièmes SW-3 est mis dans la position "sept" et le commutateur des 3 il licmes SH-4 est mis dans la position "huit",
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Suivant cette méthode du décomposeur i44w . " Ciel pouf modifier lep données du point terminal lues 94r un bloc'particulier do données de la bande, l'information digitale correspondant;
à une Modification de position terminale relevée de la façon précédente dans un jeu de
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quatre commutateurs est combinée dans le dêcomposeur d1ff' ' rentiel RD avec les signaux électriques analogiques (tension en sinus et en cosinus) obtenus par conversion à partir
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de cette information fournie par la bande digitale. Con#ogm mément à la présente invention, des réglages 4 large inter-: vaille peuvent être faits pour des phases séparées d'usinage ou pour une série de phases et l'information lue sur la bande, est employée pour choisir le réglage à large intervalle
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désiré dans ceux qui ont été emmagasinés.
Danp ce but des moyens sont prévue pour choisir un jeu particulier de ' commutateurs $Wl PW<'4 pour une ou plusieurs phases parti- culières d'usinage. Ainsi que cela est montré à la figure 13, le signal provenant du bloc de données sur la bande qui désigna la position de la tourelle est utilisé pour désigner un jeu de commutateurs correspondant h cette posi- tion de la tourelle, Dans le cas présent où on prévoit d'ef-
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Secouer des régla-es à large intervalle le long 4q diffé- rents axes, des Moyens sont également prévus pour choisir
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un jeu de commutateurs soit de la rangée 300 des t4.
teurs de l'axe des X, soit de la rangée 302 des commutA- teurs de l'axe des Yb suivant que la diroebsipn pour une
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position terminale particulière doit être mesurée le long de l'axe des X ou le long de l'axe des Y. En d'autres termes, il est possible de faire un choix entre les commutateurs de réglage 300 de l'axe des X ou les commutateurs de réglage
302 de l'axe des Y, en addition au choix d'un jeu particu- lier parmi cinq jeux possibles et les commutateurs choisis sont employés pour modifier les données programmées pour le point terminal.
Un commutateur négatif SM est également prévu pour chaque jeu de commutateurs SW pour accroître encore l'intervalle de réglage. Ce commutateur négatif SM permet le réglage dans l'une et l'autre direction le long de chacun des axes. Ces commutateurs négatifs sont reliés comme on l'a représenté, à un relais négatif MR.
En se rapportant toujours à la figure 13, pour appliquer ce qui précède, des relais de position de tourelle
TPR sont prévus en association, respectivement avec chacun des jeux de commutateurs dans la rangée 300 des axes des X, et dans la rangée 302 des axes des Y. Ces relais de position des tourelles TPR sont excités en conformité avec la position de la tourelle désignée à partir des données de la bande.
En outre, un relais d'ajustement XAR pour l'axe des X est associé à la rangée 300 de commutateurs de l'axe des X, et un relais pour l'axe dos Y, YAR est associé avec la rangée 302 de commutateurs de l'axe des Y . Chaque bloc de données de la bande contient, conformément au présent système une information désignant l'axe le long duquel terminale [ la position/doit être mesurée de façon que le lecteur d'entrée A produise un signal qui désignera, à partir de la bande, lequel des relais de réglage XAR ou YAR doit être choisi.
En excitant soit le relais XAR, soit le relais YAR, on réunira une source de potentiel, par les contacts XAR-C ou YAR-C aux conducteurs d'entrée
306'et 308, excitant l'un des bancs de commutateurs de
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l'axe des X ou de l'axe des Y . En outre, suivant le Signal
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de position de la tourelle émanant du lecteur d'enCrêe A, l'un des relais de position de tourelle TPR-1 à ÏPR-5 setfa excité pour fermer ce contact et relier les conducteurs d'entrée excités 306, 308 à un jeu de commutateurs.
Chaque commutateur d'un jeu SW-1 à SW-4 fournit des moyens pour relever manuellement une place d'un nombre à quatre places et il a été représenté ici comma un commuta leur à dix positions ayant dix contacts pour fournir des moyens de noter et d'emmagasiner un chiffre quelconque allant de 0 à 9. Chacun des commutateurs peut être mis manuellement
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en l'une de ces positions.
Les dix contacts de chaque c<M)MU'* tateur sont reliés respectivement à dix groupes de lignes 310-1 à 1t4, ainsi que cela est représenta à la figure J.3< Le groupe à dix lignes 310-1 relié aux commutateurs SW#1 plUt la rangée 300 de l'axe des X, par exemple, est relié par le commutateur numéroté SW-1 du jeu correspondant de la rangée 302 de l'axe des Y . Un groupe de dix lignes 310-2.
310-3, 310*4 est de même relié par les commutateurs de
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chaque jeu pour la rangée des X aux commutateurs ccrstr y dant de la rangée des Y. A chacun des groupes à dix lignée 310-1 jusqu'à 310-4 est relié un groupe omnibus 312-1 à 312-4 qui, dans le schéma de la figure 13 descend pour se relier aux relais numérique représentés en association avec le circuit du décomposeur différentiel de la figure 15. Avec cet arrangement, il existe quatre groupes de dix omnibus 312-1 à 312-4, un groupe de dix omnibus pour transmettra
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chaque chiffre d'une installation de modiìcâttton â quatre chiffres emmagasinés dans un jeu de commutateurs SW1 , SW.
Une instruction de modification de position terminale à quatre places ou quatre chiffres sera en conséquence trans* mise au circuit du décomposeur différentiel par quatre oawi*> ' bus excitésavec un omnibus excité par, chacun des quatre groupes 312-1 à 312-4 représentant un chiffre dans le nombre de modifications à quatre chiffres.
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Pour chaque décomposeur 90, 91,92, un convertis- seur digital/analogique est utilisé Chaque convertisseur fournit des signaux analogiques représentant deux chiffres d'une instruction pour un point terminal à quatre chiffres.
Ainsi dans un appareil comme celui qui est décrit empolyant trois décomposeurs (grossier, moyen et fin) 90,91, 92 l'instruction pour le point terminal émanant de la bande a la forme d'un nombre à quatre chiffres et le décomposeur grossier reçoit des signaux analogiques provenant d'un con- vertisseur et qui représentent la position ou instruction voulue pour l'élément de la machine suivant les deux chif- très de l'ordre le plus élevé de ce nombre décimal à quatre chiffres.
Par exemple, pour l'instruction 31,3436mm, le premier décomposeur donnera un signal zéro pour une position du roter représentant 31,3mm, c'est-à-dire un angle de 12/100 x 360 = 43,8 . tes tensions analogiques en sinus et en cosinus, après résolution fourniront un vecteur de tension correspondant à cet angle. De la même manière le décomposeur moyen 91 reçoit des signaux analogues du convertisseur moyen digital/analogique représentant la position voulue pour l'élément de la machine, conformément au second et au troisième chiffres considérés dans l'ordre décroissant.
Le décomposeur fin est alimenté par des si- gnaux analogues provenant du convertisseur fin suivant les troisième et quatrième chiffres. Avec un nombre à quatre chiffres représentant la position voulue de l'élément 64 et ayant la valeur de 31,3436 comme noté ci-dessus, le synchro grossier 90 donnera un signal de sortie nul basé sur le nombre grossier 31,3. Les dispositifs synchro 91 et 91 fourniront das signaux répètes zéro basés sur les valeurs numériques 0,34 et 0,036 respectivement. On doit comprendre que chacun des décomposeurs 90, 91, 92 de la figure 4 est relié pour transmettre son signal d'erreur, au discriminateur
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correspondit, 94 ou 95 ou 96.
Ces discriminateurs sont: construits et disposés pour fournir une bande morte de réponse ou point nul et, dans le fonctionnement du système de commande, des points nuls sont produits successivement dans les décomposeurs grossier, moyen et fin à mesure que l'élément de la machine se déplace vers le point terminal, Un point nul sera atteint d'abord dans le décomposeur gros- sier quand la distance au point terminal entre dans sa bande morte de réponse et l'élément de-la machine se trou-
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vera altère dans l'intervalle de fonctionnement du déctompo seur moyen. Quand le déoomposeur moyen donne un zéro, z.' du lément de la machine se trouve dans l'intervalle de fonc-
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tionnement du décomposeur fin.
Comme on l'a indiqué pr4c4* demment des moyens sont prévus pour ralentir la vitesse d'avance de l'élément de la machine quand il aax se rapprom che du point terminal final, de sorte que cet élément de machine . glisse lentement vers le point terminal jusqu'à ce que le décomposeur fin produise un point nul qui, par le circuit de commande amène l'élément de machine à s'arrê- ter. Etant donné que cette caractéristique de ralentissement sera la même avec le système actuel, la discription ne sera pas répétée.
Dans le fonctionnement du système pour le réglage à large intervalle, les grandeurs des chiffres de l'ordre
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le plus élevé de l'instruction de modification sont 4a:u1ti.r.' numériques par l'état des 1:e1ai8 gi; DR . Les contacts pour ces relais DR sont dans le circuit du décomposeur différentiel qui a pour effet de combiner les signaux émanant de la bande et l'instruction de modification. De la même manière, les numériques
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relais "'uR pour le décomposeur moyen et pour le de* composeur fin transmettent les chiffres de l'instruction de modification aux circuits de transfonnateUr-B représentant un décomposeur différentiel associé aux voies pour les °daom . poseurs moyen et fin.
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Par suite, le fonctionnement des décomposeurs pour produire des pointa zéro et en conséquence pour diri. ger- le déplacement de l'élément de machin n'est 'Pas mo- difié et est en même tempe, comme cela était décrit pré- cédememnt en liaison avec le fonctionnement du système de commande pour les réglages de faible dimension.
Si l'on prend par exemple une désignation de point terminal de 31, 3.436 m/m, les tension en sinus et en cosinus pro- venant du convertisseur digital/analogique peuvent être représentés comme les vecteurs SC dans la figure 17, pour les chiffres de l'ordre le plus élevé, c'est-à-dire 31,3; ces vecteurs SC produisent un vecteur de champ ré- sultant I.
Avec cette méthode du décomposeur différentiel pour modifier cette instruction pour le point terminal, les grandeurs des vecteurs de tension en sinus et cosinus SC, sont modifiés par le décomposeur différentiel RD en fonction du nombre de réglage, de sorte que l'angel Ó du vecteur résultant 1 est remplacé par un nouvel angle Ó 1 qui représente le point terminal modifié. Si l'on se reporte à la figure 17, le vecteur résultant 1 est remplacé par le vecteur II en retranchant C1 du vecteur de tension en cosinus et en ajoutant S1 au vecteur de tension en sinus original.
Ainsi les tensions électri- tues analogiques représentant l'instruction pour l'em- placement du point terminal émanant de la bande sont combinées avec les signaux émanant du dispositif de ré- glage et les tensions en sinus et en cosinus résultantes sont fournies à chaque décomposeur de sorte que les vec- teurs de champ des décomposeurs représentent sous forme analogique les instructions modifiées pour la position.
Les tensions zéro seront alors produites par les décom- poseurs au point terminal modifié.
Si l'on examine maintenant en détail le décompo-
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Beur différentiel RD on notera qu'un circuit représen- tant ce dispositif est illustré par la figure 15. Etant . donné qu'un décomposeur différentiel RD doit être prévu dans chacune des voies allant aux décomposeurs, grossier moyen et fin, 90, 91, 92, pour plus de simplicité dans la ... description, on a représenté à la figure 15 le décompo- seur différentiel pour le décomposeur grossier mais il doit être compris que le même dispositif sera prévu pour les autres décomposeurs.
Le circuit dans la figure 15 est représenté comme recevant au côté gauche du circuit les signaux provenant de la bande qui proviennent du décomposeur grossier digi- tal/analoguique par les conducteurs de tension en sinus et en cosinus 314, 316, respectivement et par un conduc- teur commun 318.
On a représenté au côté gauche du cir- cuit les conducteurs de tension de sortie 320 et 322 pour les sinus et cosinus et le conducteur commun 318 qui transmettent les tensions analogiques et sinus et en co- sinus au décomposeur grossier 90. Au-dessus du circuit, on a représenté les relais digitaux DR représentant les deux chiffres de l'ordre le plus élevé de l'instruction modificative qui sont excités par les deux groupes omni- bus 312-1, 312-2, à partir des commutateurs d'emmagasina- ge de sélection du réglage pour un large intervalle.
La partie du circuit de transformateur de tension analogique en sinus reçoit, comme tension d'entrée dans le conducteur 314 et le conducteur commun 318, une ten- sion alternative représentant la tension analogique en sinus pour les deux places grossières du nombre définis- sant l'instruction de position du point terminal.
Cette tension peut être représentée par
A1 = E sin wt sin
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Le signal de sortie de la partie du circuit con- cernant la tension analogique en sinus représente la ten- sion en sinus modifiée qui est envoyée dans l'enroulement sinus du décomposeur grossier 90. Cette tension de sortie peut être exprimée par !
A4 - E1 sin wt win (Ó- 01 - 02).
La partie du circuit relative à la tension analogique en cosinus reçoit de même une tension d'entrée entre le conducteur 316 et le conducteur commun 318 repré- sentant la tension analogique en cosinus pour les deux places grossières du nombre définissant l'instruction de position du point terminal. Cette tension peut être expri- mée par
B1 = E sin wt cos [alpha]
La sortie de cette partie du circuit est envoyée à l'enroulement cosinus du décomposeur grossier 90 et peut être exprimée par ! :
B4 = E1 sin wt cos ([alpha]- 01 - 02).
Pour fournir un réglage à large intervalle de la position du point terminal soit dans la direction posi- tive, soit dans la direction négative, un commutatour né- gatif SM est prévu et sera associé à chaque Jeu de commu- tateurs de rgalge à large intervalle SW-1 à SW-4, ainsi que cela est représenté à la figure 13. Ces commutateurs actionnent un relais MR qui possède des contacts normale- ment fermés MR-1, la-4, et des contacts normalement ouverts MR-2, MR-4, à l'entrée du décomposeur différentiel de sorte que, quand le commutateur négatif est fermé, l'ins- truction de modification sera soustraite de l'indication de position du point terminal fourni par la bande au lieu de lui être ajoute comme c'est le cas quand le commu- tateur négatif SM n'est pas fermé.
Pour obtenir ce résul- tat, le réseau de commutation du cote de l'entrée du décomposeur différentiel a été prévu pour croiser les
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conducteurs d'entrée 314, 316, comme cela est représenté.
Les parties relatives aux tensions en sinus et en cosinus du circuit de transformateur sont arrangées de la même façon. Chaque partie comprend un premier transfor- mateur 324-325 dont l'enroulement primaire reçoit la ten- sion d'entrée et fournit des moyens pour produire ou déri- ver une tension alternative qui est une fonction trigono- métrique fixée à l'avance d'un angle lui-même fonction du chiffre de l'ordre le plus élevé de l'instruction de posi- tionnement modificative.
Dans ce but l'enroulement primaire prises a des réparties d'une façon non linéaire en cinq points pour produire des tensions représentant des échelons de 36 et qui peuvent être représentés de la façon suivante :
Pour la partie concernant la tension en sinus :
A2- E sin wt sin Ó cos (18 + 8.),(avec 01 en échelons de 36 selon le chiffre de l'ordre le plus élevé).
Pour le partie concernant la tension en cosinus *
B2= E sin wt cos [alpha] cos (18 + 01).
Si, il titre d'exemple, le chiffre de l'ordre le plus élevé est "a" et si le chiffre de l'ordre voisin infé- rieur est "B" le groupe omnibus pour ces chiffres aura dix relais et cela de a0 à a9 dont l'un sera excité pour représenter la grandeur du chiffre. Les prises sur l'en- roulement primaire du premier transformateur sont reliées à ao-1 comme cela est représenté, par les contacts ao-1/desrelais 1C à a9 de sorte que la grandeur de l'angle 01dans l'ex- pression donnée plus haut pour A2 ou B2 sera ajustée en échelons de 36 suivant le chiffre a de l'ordre le plus élevé.
Cette tension ou B2 est transmise à la prise centrale de l'enroulement secondaire d'un transformateur ainsi que cela est représenté. Dans ce circuit le premier transformateur 324 dans la partie du circuit relative à la tension en sinus comporte un enroulement secondaire 32-S pour la partie des tensions en cosinus. De même, le
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premier transformateur 325 comporte un enroulement çecon- daire 325-S pour la partie des tensions en sinus.
Les en- roulements secondaires/munies de prises linéairement répar- ties et munies de connexion allant aux contacts des relais de chiffre "a" de l'ordre le plus élevé, de sorte que la tension au point A3 sera une somme de la tension A2 et d'une tension qui est une fonction trigonométrique fixée à l'avance de la tension en cosinus d'entrée qui correspond au chiffre "a" de l'ordre le plus élevé.
A3 peut être exprimé ainsi qu'il suit :
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Ag A2 - "I sin (18 + 0 1) A3 - B sin wt sin CaC- (1t3 + 81)J .
La tention au point B3 dans la section de tension de cosinus sera *
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B3 B2 + A1 sin (18* z- 81) B3 = E sien ut cos Ld-- (.$ + 8x) Les tensions P,,, et B3 sont en liaison, comme représenté, avec les enroulements secondaires du transfor- mateur. Les enroulements primaires 326 -P, 327 - P pour l'enroulement secondaire des transformateurs 326-S, 327-8 se trouvent dans les autres sections.
Ces enroulements secondaires 326-S et 327-S sont munies de prises linéaire- ment réparties pour représenter des échelons de 3,6 et les sorties sont reliées aux contacts bo-1jusqu'à b0-9 associées avec les relais du chiffre voisin de l'ordre le plus élevé b0 à b9de façon à produire au point A4 une tension de sortie qui peut être exprimée de la façon suivante :
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A4 A3 + B3 tan (18 - 62) A 4 E sin wt sin (OC - 8 - 9z) . avec 02 en échelons de 3,6 conformément au chiffre voisin de l'ordre le plus élevé.
Les tensions en B4 sont les suivantes :
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B4 B3 - A3 tan (180 - e2) B E2 sin wt cos (of- 91 - e 2 avec 02 en échelons de 3,6 suivant le chiffre de l'ordre le plus élevé.
Si l'on admet qu'une bande a été préparée pour les séries d'opération d'usinage pour un tour revolver vertical tel que la machine outil qui a été représentée à la figure 1, l'opérateur procédera d'abord à titre d'essai à ces opérations /mise en place des réglages à large inter- valle pour l'outil dans la première position de la tourelle puis, à l'aide du dispositif de réglage à courte distance, comme on l'a décrit, au réglage pour chacune des phases qui sont exécutées avec ces outils de manière à obtenir des réglages extrêmement précis pour chaque point terminal.
Par exemple avec une barre d'alésage en position dans la tourelle, l'opérateur déplacera horizontalement cette barre jusqu'à un premier point terminal, dans une position où elle est au-dessus de la pièce à travailler.
Cela sera une opération automatique qui s'effectue sous la commande de la bande. En ce premier point terminal le bord de coupe de l'outil sera à une distance connue de la surface de la pièce à travailler. Néanmoins si on admet que l'outil est plus court que la longueur d'outil programmée, avec le présent système, l'opérateur fera descendre la barre jusqu'à la hauteur voulue qui sera une distance mesurée.
Si l'on admet également que la distance horizontale de l'outil sur l'axe des X est plus grande que celle qui est prévue par le programmateur, l'opérateur déplacera lentement le chariot de la distance voulue, vers la droite de la figure 1. Les distances sur les axes des X et Y dont l'opérateur a déplacé l'outil constituent les réglages à un "large intervalle" dont il y aura lieu de tenir compte lorsqu'on exécutera en répé- tition les opérations d'usinage avec l'outil dans la tou- relle dans la position * indiquée.
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Le système actuel permet d'obtenir ce résultat de la façon suivante :
L'opérateur met en place et emmagasine dans le premier jeu de commutateurs SW-1 à SW-4 (correspondant à la position de la tourelle 1) de la rangée 300 de l'axe des X la quantité dont l'outil a été déplacé le long de l'axe horizontal des X. De môme le réglage sur l'axe des Y est effectué dans le premier jeu de commutateurs SW-1 à SW-4 de la rangée 302 de l'axe des Y . Ces opérations peuvent être effectuées par la suite d'une façon répétée avec les mêmes réglages pour chaque opération relative à l'ou- til dans la position 1 de la tourelle.
S'il est désiré de prévoir des moyens pour indi- quer vicolement et automatiquement à l'opérateur les commutateurs particuliers, parmi les commutateurs de ré- glage à large intervalle qui doivent être mis en place pour obtenir le réglage voulu, ces moyens sont faciles à établir comme par exemple des dispositifs sensibles aux phases qui remplissent la fonction d'indicateurs de zéro reliés comme on le voit à la figure 11 aux circuits du discriminateur. Avec ces dispositifs, après que l'opéra- teur a amené l'outil dans la position 1 de la tourelle vers le bas (Y) jusqu'à la hauteur voulue pour cet outil par- ticulier et dans la direction des X de la distance hori- zontale voulue, plusieurs ou tous des indicateurs de zéro donneront une indication de position décalée-nulle pour les décomposeurs associés.
Cela sert à indiquer que les commutateurs de réglage SW-1 à SW-4 doivent être dispos s de façon à donner un zéro pour le point ter- minal réglé. Si le décomposeur à large intervalle est au point mort, cela indique que l'opérateur devrait amener les commutateurs SW-1 et SW-2 dans une position dans laquelle l'indicateur de zéro pour large intervalle doit indiquer un zéro.
En fait, les chiffres de l'ordre le plus élevé de la position fournie par la bande et programmée pour le
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point terminal ont été réglés par l'addition d'une instruc- tion de modification de sorte que le décomposeur grossier donnera un signal zéro au point terminal fêglé. De même si l'un des autres indicateurs de zéro indique que les décompo- seurs associés sont au point mort, les commutateurs corres- pondants doivent être mis dans la position dans laquelle les indicateurs fournissent le zéro.
Le même processus sera suivi pour chacune des autres positions de la tourelle. Dans certains cas, ce sera le réglage de la longueur de l'outil, dans d'autres cas, le réglage portera sur l'écart horizontal de cet outil et dans certains cas, il portera sur les deux. En outre, pour chaque phase d'usinage, de petits réglages individuels peuvent être effectués au moyen des dispositifs de réglage Q pour tenir compte de l'usure de l'outil et autres petites erreurs qui varient pour chacune des phases d'usinage.
De cette façon, tout le programme d'usinage peut être effectué sur une base d'essai et les réglages sur un large intervalle ou sur un faible intervalle seront emmagasinés, de façon que lorsque le programme est répété de façon tout à fait auto- matique, la machine outil amènera les divers éléments de travail aux points terminaux modifiés conformément aux instructions de modifications enregistrées.
On doit comprendre que bien que les moyens et le système pour le réglage du point terminal ont été dé- crits en fonction d'un système à deux axes, les principes sont applicables à des systèmes à commande à axes multiples sans limitation du nombre des axes.
La méthode pour des réglages à large intervalle qui comprend des décomposeurs différentiels pour combiner les signaux émanant d'une bande et les signaux de réglage qui vient d'être décrit précédemment a, comme premier objec- tif, d'établir dans la machine-outil un dispositif qui permet à l'opérateur de vérifier les réglages le long de deux axes pour régler la longueur de l'outil et son décalage horizontal
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dans tous les cas. Le système représenté schématiquement à la figure 6 montre cette méthode. Dans ce système, le procédé pour faire les réglages à faible distance sera également con- servé sous la forme de potentiomètres P qui ont été décrits précédemment.
Ainsi le système de commande comprend un ré- glage de l'outil sur deux axes aussi bien qu'un dispositif pour effectuer de faibles réglages pour des points terminaux programmés. Ces petits réglages pourraient être faits pour chacune des phases dans un programme. Avec les dispositions nécessaires pour effectuer l'ajustage d'outils, le même réglage s'appliquera à toutes les phases quand le même outil est employé.
Une atre réalisation de l'invention représentée comme un système de commande à la figure 7 applique ces principes. Dans cette réalisation, la donnée provenant de la bande programmée est combinée avec la donnée de réglage à large intervalle ou donnée de modification dans une étape du processus qui précède le moment où les signaux analogiques sont transformés en signaux d'erreurs indiquant un déplace- ment ou une distance au point terminal. D'une façon générale le présent système est semblable, en ce qui concerne ses dispositions, au système à large intervalle qui comprend des décomposeurs différentiels.
La combinaison des deux nombres qui représentent respectivement la position du point terminal et le réglage à large intervalle, s'effectue par contre dans le présent système avant que le nombre provenant de la bande et représentant la position du point terminal soit converti en tensions analogiques. De ce point de vue, le présent système représente une variante de l'invention par rapport à la réalisation utilisant un des décomposeurs différentiels.
Si l'on se reporte à la figure 7 on comprend dans ce schéma que la position du point terminal est lue dans chaque bloc de données sur la bande par le lecteur de données A et est emmagasinée au moyen de relais pas à pas pour l'em- magasinage de la position terminale. Dans le cas présent un
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relais pas à pas ayant deux bancs de contacts SS-1, SS 2 (figure 16) est associé à chaque chiffre de position du point terminal. Quatre de ces relais fourniront un emmaga- sinage pour un nombre à quatre chiffres. Chaque relais sera entraîné dans une position ou un état qui représente le chiffre correspondant donné par le lecteur da bande. En lisant un bloc de données, le lecteur amènera les quatre relais dans les positions représentant la position du point terminal de ce bloc de données .
Les éléments de la machine-outil seront entraînés jusqu'à la position de cha- cun ds ces points terminaux avant que le nombre enregistré que représente cette position ne soit effacé dans ces re- lais et que ces relais soient entraînés dans de nouvelles positions représentant la position du point terminal pour le bloc d'informations suivant sur la bande. La figure 16 représente un commutateur avec deux bancs de contacts $SI pour le chiffre de l'ordre le plus élevé du nombre corres- pondant à la position du point terminal. Avec un commutateur et des liaisons, ainsi que cela est représenté, avec les relais a0 à a5 , un chiffre du nombre décimal caractérisant la position du point terminal est converti suivant un code , biquinaire représenté par l'état des relais a0 à a5.
Des circuits semblables sont prévus pour les autres chiffres.
L'addition qui a été mentionnée précédemment du nombre pour le réglage à large intervalle qui a été noté dans la machine outil avec le nombre définissant la position du point ter- minal est effectué par un circuit additionneur S qui a été représenté dans un schéma de bloc en la figure 7. Avec la position du point terminal et le réglage à large intervalle tous deux en code biquinaire, un circuit de calcul relati- vement simple pourra jouer le rôle de circuit additionneur, ainsi que cela a été décrit par exemple aux pages 462 à 474 du "The design of Switching Circuits", Keister, ritchie & Waschburn" (1951 Edition).
On peut employer tout arrangement de commutateur approprié pour mettre en place et emmagasiner des réglages
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à largo intervalle voulus par exemple comme dans les rangées de commutateurs séparés 300 et 302 sur les axes des X et des Y, représentés à la figure 13 et précédemment décrits. Chaque rangée comprend 5 jeux de commutateurs sur le panneau qui a été représenté, à raison de un jeu pour chaque position de la tourelle. Avec cet arrangement, un jeu séparé de quatre commutateurs SW1 à SW4, un commutateur pour chaque chiffre d'un nombre de réglages est prévu pour chaque outil monté sur une tourelle à cinq faces. Des jeux de commutateurs supplémentaires pourraient être insérés si d'autres outils sont utilisés ou pour satisfaire à d'autres nécessités.
Avec ces systèmes, les éléments de la machine-outil seront entra!- nés le long d'un seul des deux axes des X ou des Y, ainsi que cela est montré à la figure lA et la désignation de l'axe sur la bande sera employée pour désigner également celle des rangées de commutateurs qui sera utilisée dans une phase d'usinage donnée. Ce résultat est obtenu en excitant soit le relais de désignation d'axe XAR et en fermant ses contacts XAR1, soit en relais de désignation d'axes des Y en fermant ses contacts YAR1. Quatre groupes de lignes d'omnibus partent vers le bas dans la figure 13 depuis le panneau des commutateurs pour transmettre le nombre de réglage noté au moyen des commutateurs. Un groupe d'omnibus est prévu pour chaque chiffre du nombre de réglage à quatre chiffres.
Les lignes omnibus dans chaque groupe sont numérotées de 0 omnibus à 9 et la ligner excitée dans chaque groupe représente le nombre pour le chiffre correspondant.
Si t'on se reporte maintenant à la figure 16, un groupe de dix lignes omnibus correspondant au chiffre de l'or- dre le plus élevé "a" du nombre de réglage est représenté au haut de la figure 13. Ce groupe de dex lignes omnibus est relié comme on l'a montré à un circuit de commutation pour convertir le nombre entrant par le chiffre de l'ordre le plus élevé en code biquinaire de sorte que ce nombre se trouvera sous une forme acceptable pour l'additionneur bi- quinaire S . Ce circuit comprend des' relais b0 à b5 qui sont
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excités directement: par les lignes omnibus 0 à 5 du groupe de dix lignes omnibus d'entre. Sont également inclus des relais b6 à b9 qui ont dos contacts b6-1 à b9-1 dans un circuit parallèle relié au relais "cinq" b5.
Avec une ligne omnibus d'un nombre supérieur excita par ces moyens, la relais "cinq" b5 sera excité. Les circuits comportant une deuxième série de contacts b6-2 à b9-2 de tension représentée par B + à travers une ligne omni- bus et les relais "quatre" b0 à b4. De cette façon, une ligne omnibus quelconque de rang plus élevé étant excitée, en plus du relais "cinq", un relais de rang plus petit qui est également excité quand il a un rang/ajouté à cinq est égal au rang d'entrée de la ligne omnibus. De cette façon l'état des relais b0 à b5 constitue, en code bi- quinaire, le digit transmis au circuit par la ligne omnibus excitée dans le groupe des dix lignes omnibus.
Un circuit semblable sera prévu pour chacun des groupes de dix lignes omnibus de sorte que chaque chiffre du nombre de réglage sera représenté en code biquinaire.
La position en Y modifiée du point terminal provenant de la sortie du positionnement S est alors appliquée à des convertisseurs digital/analogique connus déjà. Les chiffres de l'ordre le plus élevé d'une bande pour la position d'un point terminal sont transmis à un convertiqseur digital/analogique pour le décomposeur gros sier. De même, les chiffres de l'ordre inférieur le plus bas sont transmis ù un convertisseur digital/analogique pour le décomposeur fin. Avec un nombre de quatre chif- fres, comme dans le cas présent, les second et troisième chiffres sont transmis à un convertisseur pour le décora- poseur moyen. Les entrées dans les convertisseurs se présentent sous la forme de commutateurs pas à pas à bancs multiples A et B pour deux chiffres.
Pour convertir la position du point terminal modifiée qui se présente en code biquinaire à la sortie du totaliseur S en/forme qui sera acdeptable pour les convertisseurs, on peut
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utiliser un circuit convertisseur "code biquinaire à code décimal" tel que celui qui est représenté à la figure 16. On verra que chaque chiffre de la position du point terminal modifiée est représentée en code bi- quinaire par l'état des relais CO à C5. Les contacts de ces relais CO à C5 sont disposés en réseaux 340 pour être substitués aux bancs respectivement, des commutateurs
A et B des circuits des convertisseurs digital/analogique.
Si l'on se reporte à la figure 7, le même tota- liseur S peut être utilisé pour additionner une adresse obtenue à partir de la bande en code biquinaire (sur l'un quelconque des axes de commande) et le nombre de réglage pour l'axe qui a été choisi par les moyens dé- crits précédemment en liaison avec la figure 13. On com- prendra néanmoins que, tandis que la figure 16 représente seulement le circuit du convertisseur de code déclinai en code biquinaire pour le chiffre de l'ordre le plus élevé "a", un circuit semblable sera prévu pour les trois autres chiffres d'une position à quatre chiffres.
De même, sur le coté de la sortie du circuit, un jeu de six relais fournit le digit correspondant à chaque chiffre et des circuits semblables sont également prévus pour les au- trés chiffres du nombre à quatre chiffres qui pourrait être fourni par le totaliseur et qui constitue la somme de l'adresse et du réglage. L'état des relais de sortie du totaliseur représente, en code biquinaire, l'adresse du point terminal modifiée qui est transmise directement au circuit du transformateur utilisé pour la conversion digital/analogique par l'intermédiaire des réseaux de contact 340 représentés à la figure 16.
Grâce à ces cir- cuits de convertisseurs digital/analogique, l'adresse du point terminal modifiée est convertie en tensions analo- giques en sinus et en cosinus fournies au décomposeur pour les axes des X ou des Y, suivant que l'axe de déplacement se trouve le long de l'axe des X ou de l'axe des Y.
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Le fonctionnement de l'équipement d'une machine outil avec un système de commande fournissant à la fois les réglages fin et de large intervalle a été décrit en liaison avec la méthode du décomposeur différentiel pour combiner les tensions analogiques représentant le point terminal et la donnée de réglage. Le fonctionne- ment de la machine équipée avec un système de commande ; tel que celui qui est représenté à la figure 7 est essen- tiellement le même. Un programmateur analysera une série ' d'opérations d'usinage, utilisant un ou plusieurs outils et préparera une bande pour diriger la machine outil dans l'accomplissement de ces diverses opérations.
Quand la tourelle porte plus d'un outil, la programme, outre les données pour la mise en position, point par point, des éléments de la machine outil, comprendra une indication pour mener la tourelle à placer l'outil voulu en position de travail. Chaque bloc d'information com- prend également des données relatives aux avances et aux vitesses ainsi qu'au choix de la méthode.
Avec une telle bande dans le dispositif de com- mande de la machine outil et une pièce à suiner montée sur la table, l'opérateur exécutera une passe d'essai dans laquelle chaque phase des opérations est commandée ' par les directives émanant de la bande mais, à chaque point terminal, les éléments de la machine outil s'arrê- teront. Cela permettra à l'opérateur de vérifier si l'outil est effectivement au point terminal désiré et d'opérer de petits réglages au moyen des ajusteurs D pour corriger les différences qui pourraient se produire entre la position réelle et la position voulue.
Grâce au dispositif pour le réglage à large intervalle décrit précédemment, l'opérateur peut effec- tuer des réglages pour la longueur de l'ontil et pour son écart. Grâce à cette disposition dans le système de commande, l'opérateur peut programmer le mouvement
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du point haut dans la figure 1A et les distancée en X et en Y pour le point haut peuvent être notées par l'opérateur pour chaque outil de la tourelle. Quand cette passe d'essai est terminée, les opérations pour- ront être renouvelées automatiquement sous la commande complète de la bande. Si l'outil doit être changé ou aiguisé pendant l'usinage de la pièce, lo réglage à large intervalle pour ces outils peut facilement être rectifié.
On a décrit ci-dessus des systèmes de positionne- ment commandés numériquement pour provoquer les déplace- ments des éléments de la machine outil dans des posi- tions successives, le long de différents axes, confor- mément à un programme, qui doit être répète, de niées en position successives. Ces systèmes ont été décrit dans leur application à un tour revolver vertical mais on doit comprendre que ces systèmes peuvent être utilisée avec d'autres types de machines outils. Avec un tour re- volver vertical, les réglages en données programmées peuvent être faits le long de l'axe vertical qui, dans la figure 1A a été appelé l'axe des Y.
Les réglages peuvent également être faits dans le plan vertical le long de l'axe des X horizontal con- ventionnel illustré dans la figure 1A.
La description précédente avait trait à deux forces de réalisation de l'invention, la méthode du dé- composuer différentiel et l'addition digitale. Dans le , dent cas, ces systèmes sont des systèmes à deux axée (X et Y) comme cela était représenté à la figure 1A. Ces systèmes nécessitent pour chaque axe de commande des élé- ments pour effectuer les fonctions qui ont été représen- tées à la figure 6 ou à la figure 7.
Ainsi quand le mou- vement sur l'axe des Y est fourni par un coulisseau porte
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outil pouvant se déplacer verticalement, porté par le plateau et entraîné par une vis mre (éléments qui peut plus de simplicité ont étéomis dans le schéma des figu- res 6 et 7) l'élément de machine dont la position ;sera déterminée sur l'axe des Y sera ce chariot porte outil à la place du chariot 30. Le dispositif d'entraînement I sera de même le dispositif de mise en place du coulis- seau & la place du dispositif fournissant l'avance du chariot.
Pour des raisons pratiques il est extrêmement désirable d'utiliser dans tous les cas les mêmes circuits et autres appareils toutes les fois que cela est possible Dans le cas de la machine outil de la figure 1 qui com- prend des mouvements programmés sur l'axe des X et sur* l'axe des Y, un emploi commun de certains éléments est possible, tels que les "commutateurs pas à pas pour l'emmagasinage de la position terminale" et les "conser- tisseurs digital-analogu-, tous les deux dans les figures 6 et 7, les convertisseurs "code décimal en code biquinaire", le totaliseur, les convertisseurs digital/analogique de la figure 7.
Chaque vis mère bien entendu comprend un jeu séparé des décomposeurs qui ont été décrits ici comme des décomposeurs grossier, moyen et fort 90 à 92.
Dans le cas du système représenté à la figure 6, les circuits représentant des décomposeurs différentiels peuvent également être affectés à divers usages et ainsi, les commutateurs de réglage de l'axe des X et de l'axe des Y dans la figure 13 ont été représentés comme reliés aux groupes communs de dix lignes omnibus qui mènent aux, relais (figure 15) pour fournir les réglages suivant l'axe des X ou l'axe des Y aux circuits des décomposeurs différentiels. Le circuit qui représente un décomposeur différentiel pour la voie du décomposeur grossier, rece-
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vant les deux chiffres de l'ordre le plus élevé, a. été décrit. Un circuit semblable sera relié à chacun des décomposeurs moyen et fin.
Des connexions appropriées seront prévues de façon que les décomposeurs de l'axe des X ou les décomposeurs de l'axe des Y soient réuni aux circuits des décomposeurs différentiels suivant l'axe de déplacement et de commande qui est en jeu,
Des mesures ont été prises dans les systèmes représentés aux figures 6 et 7 pour enregistrer dans la machine outil à la fois les réglages fins et les réglages à large intervalle.
Il est évident que ces principes peu- vent facilement être étendus à un système à trois axes c'est-à-dire que les dispositions, soit pour un réglage à large intervalle soit pour le réglage à large inter- valle et le réglage fin ensemble peuvent être inclus dans les systèmes comprenant un, deux ou trois axes de mouvement ou de commande en prévoyant des dispositifs indicateurs de position ou des décomposeurs pour chaque axe et en prévoyant, pour les trois axes, les parties de . circuits de commande qui ont été représentés pour deux ax axes dans les figures 6 et 7.
On a représenté à la figure 18 une application particulièrement utile de ce système à trois axes la figure représente schématiquement une broche horizon- tale d'une machine à aléser et les axes des X, des Y et des Z sont utilisés comme références pour cette broche.
Dans la figure 18 on a également montré schématiquement un panneau de commande CP pour cette machine qui comporte différentes sections associées aux axes des X, des Y et des Z. Conformément à la présente invention, ce panneau de commande CP dans la figure 18 comprend des moyens per- mettant des réglages à large intervalle sur chacun des trois axes de commande. Cette disposition est particu- librement utile avec les installations de travail
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4'Ú.i. tttlwtâttètt. on éd propose de disposer de 6 ld.o;yèni1 ai commande 6dy le panneau OP pour effectuer des tèglétgoë à lare' intervalle sépares le long de l'axe des X.
De la sorte le panneau comprend deux Jeux de commuta-
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t&ars de réglage pour l'axe des X correspondant èëpt4$à î vement à la station de travail 1 et à la station de
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travail de leâxe des X ainsi que c'est indique z la figure lis Chaque jeu de commutateurs comprend c1J.1q commutateurs pour permettre l'enregistem.nt 4tùn n*ab:ro à cinq. chiffres.
Avec quatre décomposeurs, au lieu de trois (comme décrit plus haut) comprenant un décomposé**
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grobs1. supplédentaire entraîné à une révolution pouf 2*540 taai de déplacement linéaire de 11. b:J1oehé Ïo long des 8j des xi l'intervalle de réglage le long des axée déo X peut atteindre jusqu'à 1.&70 tamt titre d'illustration. Un intervalle de 1 "lÓO b. peut tac11e.. ment être obtenu si l'on ajoute un autre décomposeur au système.
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Ces jet* séparés de décomposeurs poat l'axe de* dMW le présent cas fournissent des moyens pou* un x4
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glage déorigilie le long des axes des Xâ On et1 des ôutmii* tateurs permet de régler l'origine pour alignai? les doux nées programmées ou le cadre électrique de référence
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avec 16 dadile de référence effectif de la ì*4 il 'b vaille* à la station 1 tandis que le second jeu de oomau.. tate0d permet d'effectuer cet alignement 1& .tat1o:
A 2,bf, Avec cet arrangement la machine outil petit être amenée à exécuter des phases programmées à la station 1 sons une directiva émanant de la bande* Dans un parcoure d'es-
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saij le réglage à large intervalle nécessaire pour 1; 1.11-; gtlément à la station 1 peut être effectue, interrupteur tumbler TS Sur le panneau de commande CI* est dis dans (Se
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but dans la position 1 et le régalge sur les commütateurs SW 1 a 5 du jeu 1 sera alors effectif.Pendant la pério- de pendant laquelle les opérations d'usinage Ébat effec- tuées sous la commande de la bande à la station 1* l'un des opérateurs peut préparer le travail à la staion 2.
Apres que la pièce à la station 2 a été tra- vaillée, l'opérateur déplacera le tumbler TS jusque la position 2 ce qui amènera le réglage enregistra par le second jeu de commutateurs à être combiné avec les données fournies par la bande et déplace la broché dans la station de travail 2 pour produire la mente série de phases d'usinage dans la nouvelle position sur la nouvelle pièce à usiner.
Pour montrer à nouveau comment l'inventif peut être appliquée, le système représenté schématique- ment à la figure 18 comprend, en addition, au réglage d'origine le long des axes des X, des moyens d'enregis- trem un seul réglage à large intervalle le long des axes des Y.
Ce réglage le long des axes des F pourrait être appliqué à l'une ou l'autre des stations de travail 1 ou 2 (ou dans une autre position quelconque de la bro- che le long de l'arbre des X). A titre d'exemple* cette possibilité d'effectuer des réglages à large intervalle le long des axes des Y permet à l'opérateur de faite un réglage pour l'épaisseur de la palette sur laquelle la pièce est montée à la station travail* On voit que la plupart des problèmes de réglage peuvent être résolus grâce à l'arrangement dans lequel le même réglage sera fourni dans tous les cas de positionnement sur l'axe des X et de la sorte aucun moyen n'est nécessaire pour erffec- tuer différents réglages pour
différentes phases ou pour différents emplacements, comme dans le cas des commandes sur l'axe des X.
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Le système de la figure 18 comprend égaleront des moyens de réglage le long de l'axe des Z. Dans le présent cas ces moyens prennent la forme d'un réglage à
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large intervalle pour la longueur de l'outil Ainsi J,1 opérateur, en employant des commutateurs de 1' des % peut introduire des distances qui doivent être ajoutée . (ou retranchées) aux points terminaux programmé* sur ,- l'axe des Z. De plus, pour permettre différent régla- ges pour différents outils, un certain, nombre de ran- gées de commutateurs de réglage Z sont compris, et ont
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été représentés dans le cas particulier Pin$ de '<1 ces rangées.
Comme dans les systèmes des figures $ et 7,
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des moyens permettent de choisir une rangée partc.-1 de commutateurs pour l'axe des Z pour u4 outil putO\1.". lier. Si on a prévu par exemple un changement ttta'4t,; d'outil et si plus de 5 outils sont compris dans, le programme d'usinage, il sera nécessaire d'employer plus de
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cinq rangées de commutateurs pour l'axe 4 a 2 a1 eu|ÇwÇ| peuvent être facilement ajoutée, Dans le cas pressai, 5 rangées de commutateurs représentent ce dispositif de commutateurs séparés qui peuvent être choisis,
à partir de la bande suivant les données sur cette* bande de sorte qu'un ajustement préalable particulier ept être automatiquement combiné avec les données de la bande pour le point terminal pour la commande de l'axe des Z.
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On a particulièrement insista sur le pagniag df commande CP et sur les jeux séparés de commanda pour les axes des X, des Y et des Z sur ce panneau. On a décrit
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çtX&ét#aa . comment ce système a été construit 0't mew, tallé. On comprend que, en accord accord 1 4voo loi qr vention, le système peut suivre soit la méthode dl -clbq4 poseur différentiel pour combiner les données de 7.tt ' et les données émanant de la bande, soit la méthode
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d'addition de chiffres soit une méthode équivalente.
En se reportant à le figure 6 si le système est cons- truit conformément à la méthode du. décomposeur diffé- rentiel, chacun des systèmes de l'axe des X, de l'axe des Y ou de l'axe des Z comprendra des organes pour effectuer les différentes fonctions désignées dans les blocs "commutateurs pas 4 pas pour l'emmagasinage
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d'une position terminale", "convertisseurs digital/analo.1 giquo", ndécomposeurs différentiels", décomposeurent "discritainatettrs", et le 0yen9 d'entraînement associas pour mettre en position les éléments de la machine le long de l'axe de déplacement particulier.
Toutes les fois que ce sera possible,le mime appareil sera employé pour effectuer la même fonction dans différentes parties du système. Ainsi dans les systèmes dans lesquels le déplacement programmé s'effectue le long d'un seul axe à la fois, les mémos commutateurs pas à pas peuvent être utilisés pour 1' emmagasinas de la position termina- le quel que soit l'axe de commande qui sera prévue avec la connexion appropriée pour relier les commutateurs pas à pas aux commutateurs de réglage actifs sur le pan- neau de commande CP,
De plus, dans le cas du réglage d'outils sur l'axe des Z,
l'organe désigne comme "dispositif d'emma- gasinage pour une sélection à large intervalle" fournit des moyens pour choisir la rangée particulière des comma- tateurs d'ajustement de l'axe des Z. On comprend que si l'on a prévu aucun réglage fin, il ne sera besoin d'au- cun organe pour remplir les fonctions d'emmagasinage d'ajustements choisis et d'ajusteurs.
Si l'on se reporte dans la figure 7 dans laquelle la méthode d'addition de chiffres est appliquée, le sys- tème comprend pour chaque axe de commande comme dans le cas précédent des organes pour remplir les fonctions
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de "CcM#utatoura pas pas pour l'.#masa'è de positions tèttimaoalit des "d'COf.l1:poaeutl" et "4iscr1mL- 1','d41."dt 0 ce s;1'l!Jtè#.e cClUlpr.nd.r-.1t de plus les 'Ctl'9r tisseurs de code décimal en code biquina1'"t '#totali* oeurn,4# et "convertisseurs d1git.l-analogiqueft. Toute. les fois où. le même équipement peut être utilisa par différente circutis, les réalisations effeotivee de l'invention peuvent être choisies pour profiter de bette disposition*
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Controls for machine tools and the like
The present invention applies in general to systems intended to control machine tools and more particularly applies to systems intended to cause machine tools to automatically execute repeated cycles of machining operations which are composed of 'a number of successful machining phases.
The most general object of the invention is to enhance the flexibility, precision and timeliness with which machining operations can be accomplished.
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by machine tools whose position is controlled particularly, although not exclusively, digitally and which are required to perform repeated machining operations for the production of parts.
An important object of the invention is to make possible the settings, corrections or modifications for a machine tool of the data of a position defined by a program and recorded. More particularly one of the objects of the invention is to provide the possibility of carrying out small adjustments or corrections in a machine tool whose data for the final position have been programmed, so as to take account of small errors. such as measurement errors, tool deflection under load and other variable conditions, which are specific to each machine tool and which cannot be taken into account when drawing up the program.
Another object is to provide the possibility of making adjustments or modifications within wide limits in a machine tool for which the end position data has been programmed, so as to provide a simple means of making the reference data coincide. programmed for a particular machining with the references particular to a given machining part, to take into account the positioning of the machining part, numerous installations of these machining parts, the positioning of tool, tool length or protrusion, and other variable conditions that are difficult for the programmer to take into account when scheduling the production of various items.
A less immediate object of the invention is to provide a device according to which these corrections, when they have been made once for different phases of the machining, will be repeated when the complete cycle of
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Machine operation is repeated a number of times, thus avoiding the need to establish a new program and making it possible to use the same data or information programmed on different particular machine tools.
Another less immediate object of the invention is to allow the modifications or correction settings to be "incorporated" into a previously established program, at any time whether during the first application of that program or during the course of the program. successive applications.
Another object of the invention is to enable such modifications or adjustment of the final position data to be made in any direction along any number of axes and accomplished with the aid of an apparatus. relatively simple.
An additional object is to make it possible, for any machining program, to proceed automatically from rung to rung, to be stopped after each rung, to restart the immediately preceding rung or to be definitively stopped so that the machine can be operated by hand. This flexibility allows the operator to measure the dimension of a machining part resulting from the final position of an element carrying a tool, to separate this tool from the workpiece, to make the necessary res adjustment corrections and repeat the execution of this step to check the accuracy of the positioning, taking into account the adjustment correction.
Other objects and advantages will become apparent from the following description, given with reference to the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a front elevation of a machine tool, given by way of example in which the present
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invention is used.
Figure 1A is a diagram showing the adjustment axes for the tool on a revolver lathe
Figure 2 schematically shows a multi-speed transmission device for driving the rotary table of the machine tool.
Figure 3 is a schematic illustration of a multi-speed transmission for advancing the tool carriage of the machine tool with different feed rates.
Fig. 4 is a diagram showing a control system which contains the various features of the invention.
Figure 5 is a simplified schematic representation of the elements of the system in one embodiment of the invention, which cooperate to provide individual means in the machine tool for "incorporating" small adjustments to correct the positional data for the point. terminal programmed or for the stop position for each of the critical phases in the total machining program and in which a different adjustment means is chosen for each of these critical phases so that the same adjustment will then be automatically included in the phase corresponding in each of the machining cycles which are repeated.
Figure 6 is a simplified schematic representation of the elements of the system in another embodiment of the invention which cooperate to provide a means in the machine tool to allow "to incorporate" both small settings of correction of the data programmed for each of the machining phases and of the settings within wide limits which are applicable to a series of phases, this figure specially illustrating
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the differential decomposer method for adjustments over a large range of the data of the position of the terminal or stop point.
Figure 7 is a simplified schematic illustration of the elements of the system in another embodiment of the invention which cooperate to provide adjustments over a wide range of data from the position of the end or stop point. , representing particularly the method of numerical additions for adjustments over a large interval.
Figure 8 is a schematic representation of the three-axis drive.
FIG. 9 is a wiring diagram of one embodiment for position adjusters and selectors.
Fig. 10 is a schematic representation of parts of servo drives for moving an element and bringing it to predetermined positions, particularly showing the relationship between decomposers and discriminators.
Figure 11 is a wiring diagram of one of the discriminators and includes means for combining the signals.
Fig. 12 is a diagram for showing the algebraic addition of an error signal from a decomposer and a correction signal from a centering device.
Fig. 13 is a wiring diagram of one embodiment of wide gap centering devices.
Figure 14 is a schematic illustration of servo-control portions for bringing an element: in
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positions fixed in advance, particularly illustrating the method of the differential decomposer for adjustments in a large interval.
Fig. 15 is a circuit diagram showing a differential decomposer.
Figure 16 is a wiring diagram of networks for converting from decimal to biquinary code and for switching from biquinary code to decimal code.
FIG. 17 is a vector diagram illustrating the sine and cosine voltages of a degital / analog converter.
Figure 18 is a schematic illustration of a setting means for recording original settings along the X axis, wide gap settings along the Y axis, and long range settings. the tool along the Z axis, with the X, Y, and Z axes shown as associated with the horizontal spindle or tool holder of a machine tool.
Although the invention has been shown and will be described in some detail with reference to a particular embodiment, it should be understood that the invention is not limited to this particular one. On the contrary, it must cover all the variants, modifications or equivalents without departing from the spirit and the scope of the invention as defined below.
In order for the invention and its advantages to be fully understood, the basic data relating to a specific application of the invention will now be briefly described with particular reference to a given machine tool. However, we must understand that
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the invention can be applied directly to other specific basic installations and with models of machine tools different from the one represented here;
The machine tool shown here by way of example is a vertical lathe 20 (fig.l) which, in general, comprises a rotary table 21 journalled about a vertical axis on a base 22 and adapted to support a workpiece (not shown by such means as a jaw chuck 23.
Columns 24 rise above the table 21 which are connected at their upper ends to a cross piece 25 and support a vertically adjustable cross slide 26.
This slide has raceways which support a transversely sliding element or tool holder 30 which moves in a horizontal direction.
This tool holder in turn supports a slide @ a tool holder 31 which can move vertically and carries a turret which can be positioned angularly and which is adapted to carry a number of cutting tools, these tools being capable of carrying a number of cutting tools. be positioned at will in their downward working position. In the figure, a tool holder 34 carried by the turret 32 can receive a tool (not shown) which can work the workpiece on the turntable 21 to give it different diameters and to perform passes along distributed surfaces. posed radially with respect to the axis of the table.
The slider 31 can be put in a vertical position, on the tool holder 30 by means of a lead screw 35 while the tool holder 30 itself can be placed horizontally in position by the rotation of a lead screw. 36. This lead screw 36 can be driven in any direction and at any of a number of angular speeds so as to give different feed rates or linear speeds to the tool holder 30. In this, purpose, a multiple speed advance transmission is installed in a housing 38. Appropriate position indicators
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and manual control instruments are installed in the front face of the housing 38.
Although the characteristic elements of the present invention can be applied to control the movements and positions of various other movable elements such as the slider 31, only the operation of these characteristic elements will be described here for the sake of brevity. for the advance and the positioning of the tool holder 30 in coordination with the rotation of the table 21.
Table 21 (fig.l) can be driven at any of a number of rotational speeds.
To help understand how this result is obtained with electric drives, a multi-speed transmission table provided with a number of electromagnetically actuated clutches has been shown in Figure 2. A drive apparatus or electric motor 40 has an output shaft 41 which is connected to drive it to a shaft 42 with either one of two drive ratios in response to energizing or de-energizing of a clutch coil. speed SC1. The activation of this coil causes an atmature 44 to slide against the action of a spring 45 and causes the coupling of a keyed clutch element 46 on the shaft 41, with a gear 48 journaled on this shaft. .
When the coil SC1 is de-energized, the spring 45 maintains the clutch element 46 in drive engagement with a second gear 49 journaled on the shaft 41. The gears 48 and 49 are respectively in engagement with the gears 50. and 51 attached to shaft 42, so that the latter will be driven by motor shaft 41 at any of two speeds, depending on whether coil SC1 is energized or de-energized.
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In a similar way a clutch 52 controlled by a coil SC2 is interposed between the shaft 42 and a third shaft 53, so that this can be in **
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dragged at any one of four speeds according to the particular combination chosen for the coils SC1, SQ2 which are excised, In turn, this shaft 53 is connected in
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drive socket to a fourth shaft 54 by a similar embtava6 55 controlled by a coil SC3. Finally, the shaft 54 is connected so that it can be driven to a last shaft 56 by a clutch 58 controlled by a coil SC4, so that, for each speed of the shaft 54, the shaft 56
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can be driven at one or the other of two speeds depending on whether the coil SC4 is energized or de-energized.
The arbra 56 carries a pinion 59 which is engaged with a bevel gear 60 integral with the table 21.
Note that, depending on the particular combination! of the sixteen possible combinations of the four clutch coils which are energized, table 21 can be driven
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at any one of the sixteen rotational speeds POdêibléJ.
An advance transmission is shown schematically in Figure 3; it has an input element in the form of a gear 61 which is engaged and driven by a gear 62 (fig. 2) which rotates in re-
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time relation with table 21. As a result, latass 1:. 'input of the feed forward transmission is always. losse .a.2 which is a function of the speed of the table * Between, the admission gear 61 and a shaft 63 four systems of gears and clutches 64, 65, 66, 67 are installed in 'drive and are respectively controlled by four feed clutch coils SC1, ge2e SC3 and SC4.
The clutch and gear systems 64-67 have been shown to be identical to those of Figure 2 and need not be described. We will only note
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c estâ-dirc .. that for a given speed of the input gear 6l / "pbw 'a given speed from the table 21) the last shaft 63
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can be driven at any one of sixteen possible speeds depending on the combination chosen for energizing the four coils SC1 to SC4.
To control the start and stop of the tool holder 30, as well as the direction of its movement, the shaft 63 is connected so that it can be driven by two clutches forward and backward 68 and 69 normally out of engagement, to the lead screw 36 which is engaged in a nut 30a fixed to the tool holder. Excitation of a forward clutch coil FWD slides a keyed clutch element 68a on via 36 to engage with a gear 68b mounted on the screw and mesh with a fixed gear 63a on the screw. The shaft 63. This will cause the via-mother 36 in a rotation which causes the tool holder 30 to move forward, that is to say from right to left in FIG. .
Conversely, the excitation of the RTV clutch coil moves the clutch element 69a keyed on the lead screw 36 to engage with a gear 69b installed on this screw and connected by an idle gear 70 to the gear. 63b rigidly attached to the shaft 63. This will cause the lead screw 36 to rotate in a direction which moves the tool holder 30 in the opposite direction, i.e. from left to right. When neither of the FWD or REV clutch coils is energized, the tool holder 30 is stopped even if the table 21 continues to rotate.
A normally disengaged brake 71 is associated with lead screw 36 and engages when an associated brake coil BR is energized. The operation of the brake 71 after the disengagement of the two clutches 68 and 69 brings the tool holder 1 to a sudden stop without running on disengagement.
The system shown schematically in figure 4 comprises a system for receiving the data or reader A, which can provide successive sets of information to direct the operation of the machine tool during successive periods of an operation. complete machining. This reader A can for example be constituted by a reader for
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a perforated strip which receives a strip having rows of perforations representing symbols or figures for the varying adjustment conditions which can be changed from step to step in the complete machining operation.
Each "block" of data for controlling each rung of machining contains information as to the speed at which table 21 is to be driven. The information will be transmitted to a table D speed storage device which, in turn, controls the energization of the clutches in the speed transmission for table G (shown in detail in Figure 2). Each of these data blocks further contains indicia or information which designate the direction in which the tool holder 30 is to be moved by means of a device shown hereinafter as the lead screw 36 in such a manner. moving the tool carried by the turret 32 (fig.l) to the desired position for the end point.
This steering information is transmitted from reader A to the direction storage device C which in turn acts on a stop command P to suitably energize the machine steering clutches H (e.g. FWD and REV of Figure 3) .4 In addition, each of the data blocks contains information transmitted from reader A to the feedrate storage device D to determine the feedrate to which it is carried. -tool 30 (fig. 1) moves to the desired position for the end point.
The device for storing the feedrate D acts, through a selector comparator M to energize the desired clutches in the advance transmission of the machine I, as shown in detail in FIG. 3. In addition, each block of the input data includes digital information which defines the position of the end point in which the tool holder 30 and the cutting tool which
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moves with it must be transported to perform a machining step.
This position data is transmitted from reader A to a terminal position storage device B which transmits this information to digital-type signal converters L to analog signals and to J decomposers which are part of the same. a positioning servo-system which produces error signals applied to the K discriminators.
Finally, each block of data read by reader A can contain information which chooses a particular adjustment or correction device and this information is transmitted from reader A to a storage device F which connects one of the adjusters. determined Q in control relation with the information path between reader A and discriminators K.
FIG. 4 shows how, when each block of information relating to each of the successive stages of the machining operation is supplied to the system, the device for storing the speed of the table B, the device for storing direction C, the feedrate store D, the terminal point position store E, and the selected adjuster store F to be all placed in the desired conditions to represent this block of input information.
The elements E, J, K, L operate to provide an error signal whenever there is a discrepancy between the position of the end point represented by the data recorded in the storage device E and the actual position of the movable element which has just been ordered, that is to say the tool holder 30.
An error signal which thus appears after a block of information has been read and used to produce the movement of the tool holder in a direction determined by
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the state in which the dietto clutches are located. of the machine H, and at a relative feed rate aêtQrm1 '. by the state in which is the transmission moved ahead of machine I, while the table of machine 21 is
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driven at a rotational speed determined by the "t4t 'in which the transmission of the machine table is located. These latter components G, H and 1 stupid c' mirées in accordance with the data stored by the storage devices B, C and D.
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We already know how to get an element of the maahïnèà tool to slow down before it reaches the ftà1 position.
, or. iexmiHaiU the end point and preferably for tfâlûri1 * shot when it reaches a point separated from the end point by a distance which is proportional to the absolute forward speed of the tool holder 30. the device for storing the position tetai raina le E and L converters, decomposers. and the associated K discriminators have been shown in schematic form in Figure 10, in which the position storage device is shown short.
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being made up of a number of com¯nutaeu:
s stepped which are adjusted according to the
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the terminal position, in angular positions which numerically and digitally represent the position
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desired terminal. These step switches commdnd6C digital data converters L1 which in turn produce diextita signals. tion ann1: P.) Jo.s for stator windings 90a 91ae 92a of coarse, medium and fine decomposers 90, 91, 92.
These three decomposers have: 90b rotor windings,
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91b, 92b which are electrically connected to discr3.ttaca # coarse, medium and fine 94.95 and 96
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The rotors which carry the windings 90b elb let 92b are mechanically connected to be enttatb4s. in
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time relation with the movement of the tool holder 30 (fig.
3 and 10) through successive sets of reduction gears 98, 99 and 100, the gear ratios preferably being chosen so that the rotor of the coarse decomposer 90 rotates at a speed of revolution of a whole.
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for 25rem of movement for the carriage 30, the rotor of the middle deci-emposer 91 rotates at a speed of one revolution for 25.4rosn of movement of the carriage and the rotor for the decomputer f rotates at a speed of one revolution for 2, 54mm of carriage displacement.
In practice a greater number of successively driven deconverters could be employed to provide a greater range of driven events for the cart, but the present representation '
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of the three decomposers provides an understanding of the basic organization and operation of the positioning device *
In short, we can say that the converter;
from a digital data item to an analog data L1 function to excite the decomposers 90 to 92, so as to produce
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therein magnetic fields which will induce alternating current error gales in the corresponding rotor windings 90b to 92d which are, in large part, pto4 portional to the sines of and which are consistent from the point of view of phase polarity with angular displacement
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rotors from a single angular position defined by the digital information represented di; tGà7.eucct by the staircase coauthors E.
By way of example if a particular position of an end point of 5.6tta (meeuw 'd from a suitable reference point on the path of the carriage 30) is stored in the switches t8 in staircase r4, the decomposer 90 will be energized, from aoxtd quai its rotor winding 90b will produce a signal of <arr6W until this rotor winding has been physically driven at an angle which will mean that the carriage: 30 has reached a corresponding position 58.42mm.
De marne le decomposer moyeç. 91 will be excited so that his coiled up *
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Retor ment 9id will receive an error signal until this rotor winding 91b has been angularly adjusted,
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in a position which means that the carriage has moved from the reference position 8.63mm plus an integer multiple of 12.7mm. Eventually the fine decomposer 92 will be energized so that its rotor winding 92b will produce an error signal until it has been brought into an angular position indicating that the carriage 30 has been moved 1.14mm plus a multiple. integer of 1.27mm.
Unless the carriage 30 is in the position of the terminal point represented by the information stored in the staircase switches E, the rotor winding 90b will produce an AC error voltage which depends in magnitude on the difference between the current position of the carriage 30 and the stored information which represents the position of the end point with an approximation to the nearest tenth of 25.4mm. The phase polarity of this voltage will correspond to the direction of this difference.
The rotor winding 91b will produce an AC error voltage depending in magnitude and phase polarity respectively on the magnitude and direction of the difference between the actual position of the carriage 30 and the stored information which represents the position. from the end point with an approximation to the nearest hundredth of 25.4mm. Finally, the rotor winding 92b will have induced an error voltage in alternating current which depends in magnitude and in phase polarity respectively on the magnitude and direction of the error between the position of the carriage and the stored information representing the position of the terminal point to the nearest thousandth of 25.4mm.
Although the error signals induced in the middle and fine rotor windings 91b and 92b may pass
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through several zeros or zero values, while the carriage is moved a relatively long distance to reach the desired position for the end point, the movement of the carriage is not interrupted because at these times the rotor winding coarse 90b will not produce an error signal corresponding to zero or zero.
The three discriminators 94, 95 and 96 are very substantially identical.
When controlling a machine tool such as the vertical revolver lathe 20 (fig.l) to repeatedly perform the complete machining operations consisting of a number of phases specified in digitally [. a program which has been read from a perforated tapeÇ * it is impossible when establishing instructions to be that must / followed for each machining phase to anticipate - and to take into account a number of factors variables that can affect the dimensions in the finished workpiece.
These factors produce small errors and include lead screw backlash or deflection, variations in measurements, tool wear, tool deflection which varies with distance from the slide.
31 to carriage 30, the different deflections for the tool according to the different cutting depths, etc ...
Furthermore ; if an information program is given for successive machining phases and is to be used by a number of similar machine tools of different manufacture and age, the wear of lead screws and gears as well as their play will be different for each machine tool. These different factors cannot be taken into account when establishing the program.
Simply positioning the carriage or other movable machine tool element to a specific point on their travel paths cannot ensure that the cutting edge of a tool will attack the workpiece on the table 21 in such a way that this part
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will be worked precisely z. the dimension wanted * n1 inaccuracies of the order of 'o, lti5nan are suscepcib1ad. to occur and are: due to factors that cannot be taken into account in establishing the program. Of course, certain positions for an end point in which the carriage or one of the machine * tool elements can be brought are not critical and do not affect
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dimensional accuracy of the machined part.
If the cha "riot just has to pull the out ... backwards:. Before approaching it to a different level of the room worked the point where this not particularly critical backward movement ends.
To make it possible to work machining places with a high degree of precision from a
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given program of instructions concerning the speedSdd.4 em,, "the table, the directions of advance, the values of the forward- and the positions of an end point for a series of machining phases, the invention has planned to allow the operator:
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of the machine tool "to register" a correction of P () lJ. ' ... "tion which will modify the position of the end point of the element
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Movable of the machine tool slightly from the PO.t'1 tion initially set by the input data. The condition is such that an individual correction can be made. made for the position of the endpoint for a number
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any of the machining phases and the setting which has been at M once for. a given phase will be effective when the same complete machine work is repeated a certain time! number of times.
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In addition to these possibilities of power iàtÓ4 'reduce a control system of means allowing an adjustment or a modification of small dimension for the data relating to an end point entered in the program, according to a,
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Other characteristic of the present invention, the control sytcricô comprises a means making it possible to extend the field *
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application of the setting and making possible tim4iida tions of the data appearing in the program in a trbo grâha interval.
This wide interval adjustment has, in accordance with the invention, been provided along a number of measurement axes to allow numerous "adjustments" of the tool on that axis, i.e. say that means are
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provided in the machine tool to take into account the dieedm between the nominal length and the actual length
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of a tool or between the nominal protrusion and the actual protrusion thereof. The present invention also applies to: the provision of means for allowing adjustment over a wide range along one or more of the
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axes to allow "a factory setting" for 1'a1: Lgrtdtn.rit between the references of the data entered in the program and the references of the part to be machined.
To provide a device for modifying *
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the data for the terminal point to be brought to the progtamma in order to take account of small variations in the dtmenatjnt 'a number of position regulating devices or correction signal generators are used and
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one of these devices is put into operation for ltuü. machining phases by a choice made in accordance with 1ft training which constitutes part of the instructions patir this machining phase.
The data or selection code intended to designate the particular adjustment device "'which will be effective during a given machining phase output stored by the selected memory F (fig.4) which.! Its task chooses one of a A number of adjusters Q and tidd CQ1Ul- This effective to send a correction signal to the K drives. The polarity and magnitude of the correction signal is determined by the setting of the adjuster.
This signal is algebraically added to the signai
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error supplied to the discriminators thus bringing the 'P # OM duction of a null response signal and stopping the nlt4tlsemct
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of the mobile element of the machine tool when it reaches an end position which is at a selected distance and in a selected direction from the position of the end point designated by the data contained in the end position storage device E.
An embodiment of this device for position correction has been shown by way of example. In this figure, a transformer
160 has a primary winding 160a connected to the alternating current supply lines L3, L2 and a secondary winding 160b provided with a grounded central tap, The voltages appearing in the output conductors 160c, 160d of the winding secondary 160b consequently have the same amplitude but phases of opposite polarities.
To store the information coming from the data reader A (fig. 4) which designates one of a certain number of adjustment devices which must be effective during a given machining phase, a multiple switch 165 (fig. 9) is used, this switch comprising brushes 165a, 165b connected to the same shaft 166, this shaft with its associated brushes can be put in any one of a certain number of angular positions so that the brushes come into contact with one of a number of stationary contacts, in response to data provided by reader A of Figure 4.
For example, switch 165 may be a stepping relay which is placed in any of its possible positions in response to information read.
On a tape punched by the input data reader.
Since this is a well known technique, the apparatus for actuating the shaft of this relay 166 has not been shown.
The adjustment devices for the generators of the correction signals have been shown as comprising
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a number of potentiometers P1. P2, P3, P4, P5 ....
Pn. The lower ends of these potentiometers are all connected to line 160d. The upper terminals of these potentiometers are selectively connected one at a time to the output conductors 160c by the brush 165a.
As the shaft 166 is placed in its successive angular positions, the brush 165a successively joins the line 160c to the upper end of the potentiometers P1, P2, P3, P4, P5 ... Pn. In this way, the setting of switch 165 is made to select, i.e. energize, one of several available potentiometers.
To indicate which of the potentiometers is effective at a given moment to provide an adjustment to the position of the end point of the carriage 30, each of the potentiometers is connected in parallel to a pilot lamp Pla, P2a, P3a, etc. When any of the potentiometers is selected and energized, the corresponding pilot light will light up to indicate to the operator the potentiometer which will effect a change in the final position to which the carriage 30 is moved.
Each of the potentiometers has a manually adjustable slider Plb, P2b, P3b ... Pnb. When the slider of a selected potentiometer is in its middle position it will not receive any voltage as long as the opposite ends of the potentiometer are connected to secondary winding 160b. If, however, the cursor is moved in one direction or the other from its central position it will gradually receive an alternating current voltage of greater amplitude of one phase polarity or the other, i.e. say that it will be in phase with the supply voltage which appears in the lines L2, L3 or will be out of phase with respect to these.
To transfer the correction signal that appears on the faders of the selected potentiometer, all the
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± li> a Prib cursors are connected to 8taCionnaM contacts <respective associated with the broom 165b. Thus, by exeniplaj if the switch brush 165a is in gâ Second position so as to excite the potentiometer P2 by getting rasped to it by the secondary winding 160b, 14 batliti 165b will also be in its second position by joining ;
eh accordingly the potentiometer slider P2b to brush l5b4 1 $ switch brush 165b (± îg.9) leads directly to must% CI input correction terminals in the middle and fine decdmpogcute, 95 and 96, For perttttetCM to understand * 6W, 2nt these correction signals bring & odificat: iona in the final position of the point tt & rmitta towards which Ip carriage 30 is moved, it is good to refer to 19 figure II. As seen in cQl1ei; the AC voltage correction signal (which at Urte .. '' amplitude and phase polarity determined by the r4stti $ ti '
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of the potentiometer cursor in operation appears
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between CI and 105 input terminals.
A part of ôi $ riii ', of correction efltt absorbed in passing by a pobenti <Kflèt * é 170 and tîfânsmtsG through a resistor 171 to control 1 bBtt of the addition amplifier 108. te ,,. '"#.' , signal of election constitutes in itself a signal * M 'wff * reur "d * ai pilt [ad4 relatively weak which is of kind positive bit, sbit nègiatiï, The signal" error "pr1rtoa'.Í'pi ': \ qu6 at bûtfties 105 and 106 has a value that is 96 hat i * ti dl ± ± ± eîfe i6ed between the current position of charity 30 and. the positive desire which is represented by the wealth in your storage device. This signal can also be positive or negative, that is to say with a
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phase polarity or the other.
The addition amplifier
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108 operates to algebraically add the signal db "ët4î which appears at terminals 106 and 105 and the signal of ettëttlbh which appears at terminals Cle 105 (as well as the signai dtantleipatiôhi if this then appears between them.
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Al and 105) Conne result of this algebraic addition
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the amplified net control signal which appears at bar 108b is larger or smaller than it would be if only the true error signal had been amplified and that by an amount which is controlled by the setting of the heart - sor for the chosen potentiometer or the generator due to correction.
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When the discriminator of the figure it has & neither one or the other of the relays PL, Ml to be energized and thus produces the displacement of the carriage 30 varë the po8i <iio derived for the terminal point) the error signal Ytaie which appears at terminals 106 and 105 will decrease ptogeodoile ment in amplitude. N4arum & ins a zero response from peo will only when the command signal net r'èUltabt from the algebraic addition of the true error signal and the correction signal has been reduced to a quantity itt ± é # i & ir'i to a quantity fixed in advance.
For this purpose both views PL and MI will be simultaneously de-energized for aOl'tn8 '"a zero response when the carriage 30 has been Q6pi'. Fton not at the position designated by the tônsmâgalitvées data for the terminal point but at a position in the beide taorte, is killed on either side of the end point it bzz owing more or less over an infinitesimal distance which raz represented by the adjustment of the potentiometer d0K? oi? rÊcliididi chosen.
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The adjustable cursors at the 4-meter side Plb ... Pnb (ìg.9) can be associated with
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Scales graduated directly in hundredths of a millimeter to allow the operator to "register" the desired correction for the position.
During the initial journey for a given ptdgtanta of information, the carriage 30 can be stopped at the end of each of the positioning phases. The dimension
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which will be machined on the workpiece, with such c4ilôt in this position, can be measured after 4 + oi ijUle4. the slider 31 lightly by hand to make * a cut.
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In this case, in the event that there is a dimensional inaccuracy, the operator can bring back the movable carriage 30 so as to separate the tool from the workpiece and then make an appropriate adjustment in the adjustment of the selected potentiometer.
The positioning phase is then reproduced, a second test cut is made and the part is measured again to make it possible to see the final position resulting from the end point programmed and modified by the action of the potentiometer which comes from be adjusted, produces exactly the desired simension on the workpiece,
This process can be folded over to the end of each of the critical positioning phases during the initial positioning operation. Once an initial pass has been made and the Potentiometers $ chosen for some of the phases have been adjusted to provide the necessary position corrections,
these potentiometers are kept in their settings. So when the total machining opera- tion is repeated any number of times to produce a certain number of identical parts, each time the control system receives the input data for a given machining phase, the switch * selector 165 (fig, 9) will be placed in the same position so that the same correction potentiometer will be placed in effective connection with the discriminators and the modification or correction will be carried out in the final position of the terminal point.
The apparatus for accomplishing the correction or adjustment of the positions of the carriage relative to those which have been programmed and which have been designated by the information supplied to reader A, has been described above in some detail. However, it seems that a better understanding of the overall relationships and the cooperative functions of the elements of the system to produce this
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The advantageous result will be better understood from a short summary with reference to Figure 5. Figure 5 is a schematic and illustrates only those parts of the present system which take part in the correction or adjustment of the position.
Referring to Figure 5, the input reader A receives successive sets or blocks of information supplied by a suitable recording device such as the perforated tape 200, As noted above. At top, each block or set of information may contain a designation of the speed chosen for the lathe table, the relative feed rate chosen for the carriage 30, and the desired position for the end point.
It is impossible, as noted above, that the programmer who prepares his information sets in the first place, can predict and take into account tool wear, tool deflection, excess clearance and / other imperfections in machine * tool gears and screwdrivers, Instead, the programmer can include in each information block a selection code that will correspond to one of several adjusters different or generator / correction signal,. When reader A reads each block of information, it will not only transmit the desired position information to the storage device
E, but it will also transmit any selection code to the chosen correction storage device F.
These selection codes are represented here in three successive blocks on the perforated strip 200, SC (PI), SC (P2) and SC (P3). In response to receiving these respective selection codes, the correction storage device F places the movable brush 165a on a cascade relay 165 at a corresponding contact point connected to the rheostat P1, P2, / or. P3.
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These rheostats are shown here as a form of an adjustable signal source or generator. Note that all these rheostats are connected to a voltage source, so that the voltage appearing on their cursors and: which is transmitted by the cascade switch 165 to an algebraic addition device K depends on the denial position in which these cursors potentiometers have been placed
In operation therefore, when an information bold is received, the position of the programmed end point is transmitted to the position storage device E and the selection code is transmitted to the storage device F. If one admits that the Selective SC code (P1) is read,
the brush 165a will take the position which is shown in FIG. 5 and the cursor of the potentiometer P1 will then be connected to supply a correction signal to one of the inputs of the algebraic addition device K.
The position comparator shown in FIG. 5 receives at its first input the signals from the position storage device E which indicate the position of the programmed end point; it receives at its second input information provided by a position reader ', or signals which represent the actual position of @hamiot 30.
The output of the position comparator is A first or true error signal which is transmitted as to the second input of the algebraic addition device K. The output information of the addition device which appears in a line 220 is therefore a compound control signal which is the algebraic sum of the error signal and of the correction signal collected in the potentiometer P1. This compound control signal or net control signal is supplied to the I, P driver which rotates lead screw 36 to move carriage 30 until it reaches a position at which the compound signal is reduced. to zero.
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At the moment; the true error signal. produced by The position comparator may not be zero. Thus, the final position of the carriage: 30 is not that which was programmed or designated by the information originally supplied to the Armais reader is a position which is located at a distance from this which depends. the adjustment of the brush of potentiometer P1 and thus the magnitude of the correction signal coming from the selected potentiometer.
1, The machine tool operator can adjust the brush of the potentiometer P1 to change the final position of the brush 30 and thereby compensate for tool wear, tool deflection and other factors including the programmer. could not take into account.
When the next phase of the ensemble, the overall machining operation is performed by reader A which receives the next block of information, another of the potentiometers. P1 to P5 can be chosen thanks to a different selection code that will be. included in this information bowl. Thus the displacement of the machine tool corrections will depend on the adjustment of the cursor of this particular potentiometer.
Once the operator has made the machine tool go through a complete cycle to work a given machining part; and adjusting the various potentiometers to produce the precise positioning of the carriage 30 and of the tool carried by the latter during each of the phases, the system can be actuated in a repeated manner To produce a large number of Machining parts Displacement. Corrections established previously for each phase of the program are accomplished automatically because the same selection code will cause Salai 165a to connect to the corresponding potentiometer during repetition of a given phase.
This represents a development of great importance and an advantageous stand for the order.
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automatic machine tool and allows the use of programmed data carried by a perforated tape or other form of recording to be used with a
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rity of different machines and under different conditions of tool wear and deflection.
With the system just described, which includes position adjusters in the form of adjustable rheostats which vary the angular position for which the fine correction 4-rotor decomposer 92b gave a zero signal, there is a limit. determined by the magnitude of the adjustments that may be made due to the limitations of the apparatus. We will understand that
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if we examine the physical construction of the decomposer and. its electrical operation.
With a decomposer of
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model described, a "zero" signal is reached at 0 "and 10 ', that is to say in the two positions of the rotor of the decomposer in which it is angularly aligned with the field reader produced by the sine and cosine voltages supplied respectively to the field windings In this rotor position no output voltage is induced in
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the rotor. As a result, the maximum by which the "zero" could be shifted in a single decomposer would be 90 "from zero to On or 199". It will be remembered that in Io p, I.en '. system, the end decomposevr turns 3eo "for each of the 2.54mm movements of the lead screw.
With this 90 "decomposition of the movement a! 9tBaB! Sn & the rotor represent a quarter of a revolution or 0.63mm as the maximum possible offset distance for the" zero "point.
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circuit, which Cfnnprenç! a discriminator circuit (fig, 11) to receive the zero signal and, in response to this, to stop actuating the advance clutches, it has been observed that in practice the discriminator circuit will not work satisfactorily when a bias signal is introduced which is about
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36 to the displacement of the rotor of the ddeomposer, 36 to displacement;
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for the rotor of the fine decomposer corresponding to approximately 0.23mm of the linear displacement of the charion and thus this displacement of 0.25mm constitutes approximately the maximum adjustment which can be obtained with the current system when position adjusters PI to P5 (fig. .9) are used to introduce and add a bias voltage to the signal from the fine decomposer 92 which is used to operate the discriminator circuit. turn explain the above with reference to figure 12, the sine curve R. represents the output voltage of the rotor of the fine decomposer.
When there is no bias voltage from the position adjusters, note that this voltage curve R1 is negative and then positive as the rotor turns 360 through two zeros. Thus the signal R1 is supplied to the circuit of the discriminator 96 and represents the error signal which is algebraically added with the correction or adjustment signal supplied to this circuit by the rheostats P1 to P5.
If a negative bias voltage A1 representing the correction or adjustment voltage from a position adjuster P1 to P5 is introduced and added to the signal R1, the resulting signal is represented by the curve R2. Note that with a negative voltage A1, the zero point has changed from X1 to X2 representing approximately 18 of the movement of the rotor which is equivalent to approximately 0.125mm of the movement of the carriage. Referring now to Figure 11A, it will be seen that if a negative bias voltage from A2 is introduced, the voltage curve R3 is always negative, it barely touches the zero axis and therefore does not pass through zero and does not produce a zero signal.
It has been found that the discriminator circuit of Figure 11 will not respond to an input signal having this voltage to cause thyratrons 120 and 121 to kick in and disengage the advance clutches, thus stopping the screw.
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mother of the cart :.
In fact it has been observed that the tenalori 'of the maximum elimination which can be introduced is the value A * (fig. 12) which brings about a displacement of the zero point from xi h X3 equivalent to approximately 36 * of the movement of the rotor of the fine decomposer , i.e. 0.25mm from the movement of the carriage
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The system of adjustment for low dimenions which is to be described therefore comprises the tiodiiitad- tion of the position or the adjustment of the terminal point by the
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displacement of the zero point of the decomposer at the end of 92 and is Ott - logically limited consequence to very weak settings diej:
ane0t To enable modifications or adjustments beyond these distance limits, the present invention provides a device for producing Signals representing the data corresponding to the modification and combining these signals with signals representing
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programmed data, before these pro * free data signals or their analog equivalents are converted by the decomposer system into position or displacement error signals.
In this way, the limitation which made the maximum possible distance is limited to the corresponding linear distance is completely eliminated.
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to 90 "of movement of the fine decomposer and, practice even less than that.
FIG. 6 schematically shows a control system containing a device for -
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get this result. It can be seen in this figure that the syôte comprises a storage device for a selection exerted on an extended range FW and adjusters for this same range in the blocks W to record on the
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machine tool a distance or a dimension which will be tt8 picked to modify the position digit of the terminal point read? go = madifiirx i: K Khii & a: in pMUrhnt dur la band enresitt * Hollow. According to this diagram, the signal from the FW storage device is combined with the signal from the
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J.C. "digital / analog" decomposers and converters
In this way the field vectors which represent: the terminal point and which are produced by recomposing the sine and cosine voltages coming from the digital / analog converters are displaced by an angle which depends on the magnitude which has been recorded in the adjustment. at large intervals. This operation is carried out by means, represented in FIG. 15 as a circuit representing a differential decomposer RD and this embodiment of the invention will be the one to which reference is made to describe the method of differential decomposition.
It should be understood that the modified sine and cosine voltages from the RD differential decomposer are supplied to the JR decomposers which produce an error signal continuously representing the distance to the end point, and which is used by the terminal point. action of discriminators K to activate the drive device (advance).
In the block diagram of figure 7 there is shown a control system which includes a different device for the adjustment or modification of a terminal position in the wide interval adjustment. While the control system of figure 6 combines, by means of a differential decomposer RD, the analog sine and cosine voltages equivalent to the digital information read from the tape (i.e. after the programmed digital data signal has been converted into a sine voltage and cosine), with a signal representing the adjustment or modification of dimension,
in the present variant this adjustment or modification of dimension signal is combined with the digital data signal programmed before the latter is converted into analog electrical voltages
To obtain this result according to the invention, the output signal of the tape reader (digital) is combined or added with the signal of sottie coming from the devices of wide range W (digital) for the axis.
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des 9 pu t'Mt9 4th Vf ç # 1. oombin4 signals.
(4tg .., are then converted into voltage $ aine and cosine AU410841quo
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pae des moren. oent voprdoontês here like ë8a @ qommxi
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digital / analogue weavers, This second form of igè4lîggo tion will therefore be designated as the method 4 '* 444 $ & M |
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digital,
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01 one fa pgppvço in figure 4, or * vo1 '! $ This figure represents schematically the ft4% eq .. realization 4th Invention for the modification * #a 3.3 pej? W tion of the point t; mtn41t PQ, 4v le low dimeoptp setting # l input A data reader * provides; a fttovtaâftt signai from each one das bippo of data on the tape which was the dJLappsjLt:
'ngittag? to choose 1 '4193 J * 4 f turns of PQion, h4tata for a phase pa # $ 4wSA # ² # of the operation of 14 machines, In this way, pn pi # t.' a p'1Qulier device in which previously rolled-out MS $ 4 dqnndpe m are stored. This oAr4çt6V4 # 11 tick is opn4orvée lang the system present qmî. As a device for not ge $ lggço small dimension evoet b04 a diapppi1t povfîf the settings at large intewall, the previous description was limited to a system.
ItanFa & fNflNH of gato distance adjustments along a single 44 to pgU 91 will fogilemene that the system can &% V9 pourndv to provide adjustment along 4th one of several ae? & ± in practice we oproeg4ror4 the settings for a ceveon npmbre 4'anço and I block innovations on In band o.3'Iq. d will be an indication of the Axis along which *? $% $ W8 | MW # is made, The present system v4 Being described for 490 includes its with multiple # ne $ so as to show çmme4e 19
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system can be built in practice.
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Referring to Figure 6, the 8Qh6 of blocks represents a control key comprising a
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device for small adjustment and having
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also Mn dispas, ifci ± providing a 14yge setting
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interval along one or more axes. This is shown schematically in Figure 6 in which the wide gap adjusters W include rows of switches (or equivalent devices) for recording a wide gap change along a number of axes.
The input reader also provides a signal which selects a particular row of switches for a particular machining operation or series of operations and designates the measurement axis. In general, this is in accordance with the system described above, but the selection signal is in this case obtained in a different way.
The present system is particularly useful for providing "tool setting" in machine tool control, i.e. means for recording the difference between the nominal horizontal length or deviation of the tool. , which is used by the programmer in establishing a dimension defining the position of the end point and the effective horizontal length or deviation of the tool which may be different from the nominal dimensions by a significant amount for a particular tool placement , or the programmer may ignore the tool length or horizontal deviation, and the values, totals for tool dimensions on the x-axis or the axis may be Y can / read by the operator.
Of course, one should not be limited to this use, however, for illustrative reasons, the invention will be described in application to the use of a "tool setting". Figure 1A, this "tool adjustment" includes an adjustment for the tool length and an adjustment for the horizontal tool offset. The tool length in this case is measured from the turret face to the cutting edge, which is a vertical Y dimension while the tool gap is measured horizontally (X) from a point located in line with the center of the tool loss. Consequently the length of the util is measured on
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along the Y axis while the tool deviation is me1U4Í along the X axis.
In the present case, for the g1ago of the tool, the device provides an adjustment along two to xooo. To fulfill this mission, the adjustment devices of
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wide range of the FW block include, as shown in Figure 13, a row of switches 300 for the X axis and a row 302 for the Y axis. This same correction or modification, in the setting of the Y axis. X, Will. necessary for each of the tools and consequently for% ni revolver lathe having a turret with five tools it will be necessary
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No need to have five sets of switches in each row for the X and Y axes, with one set of switches for each turret position.
A digital / analog converter is already known which provides means for transforming the digital information obtained from the strip for a particular electrical terminal point of a machine element into voltages / analogs in sine and cosine. This control apparatus comprises a number of synchro-devices or decomposers which are connected by gears having different ratios.
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with -1 "em" eRta ", of the mobile machine, as shown in FIG. 14 and excited by analog signals rept4 successively sensing the decreasing order digits of the number of the particular terminal point.
When the signals of and-
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reur for all decomposers are simultaneously 0 the desired position has been reached and the movement completed *
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Referring to Fig. 14, the illustrated positioning system employs coarse, medium and fine decomposers, 90, 91, 92 which are each connected, to transfer to the movable machine element which is connected. is ordered with different gear ratios. The coarse decomposer 90 is
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connected to drive it to the lead screw by sheet metal gears that the rotor turns at the speed of one revolution for 254nRH of displacement of the machine element, it being understood that this is by way of example only ,
and an addi * decomposer
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tional can be easily incorporated and trained in a d.x.téi
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of the race
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/ of the coarse decomposer bzz in order to increase the interval of movement of the carriage :. 0 * on the other hand, the rotors of the middle and fine decompcurs, 91, 92s are joined to drive it to the lead screw so that they turn respectively at
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Speeds of one revolution for 15.4mu and one revolution for 2.54mm of displacement of element 64.
Since it is preferable to limit the total displacement of this
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part of the machine so that the shaft of the coarse decomposer 90 cannot make more than half a revolution, because this decomposer provides a zero for two positions
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rotor angles spaced Ï8Q *, the interval of movement of this machine element, with the apparatus
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with three decomposers represents, is l2xmri. It will easily be understood that with an additional decomposer this interval will be increased to 127Omnt and with two decomposers to 1.i0Cnt.
In numerical terms, the coarse decomposer 90 gives a solution up to the nearest tenth of 2 $ mm4, the average decomposer 91 up to the nearest hundredth
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of 2S, 4m.rtl and the decoïttoser end 92 until the thousandth the closest of 25.4m. In practice, additional decomposers can and are generally added so as to keep
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account for dimensions greater than 127mm and allow further fine adjustments
To be compatible with other portions of the system, the wide-gap adjusters W, shown at
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Figure 13, include means for raising and ecxaa * gasàner a number four intoxicated.
A number of sets of independently actuable cosNMtators in two rows 300 and 302 are provided for wide interval adjustments, each set comprising four sets.
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switches 5 \ 01..1 to S "4 With these switches the units of the position modification are marked using the first switch 1, the tenths of units are '3, the second switch 2, the hundredths using the
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switch 3 and the desired settings at the nearest 1lo of the unit are obtained by using the switch4t, 4.I first set of switches $ W-2 to $ W-4 are raised to store a number I modifier 0.678 for example .
The upper switch SW-1 is raised in its zero position "> the tenths switch SW <? is lP1a in the "six" position, the hundredths switch SW-3 is set to the "seven" position and the 3 il licmes switch SH-4 is set to the "eight" position,
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Following this method of the i44w decomposer. Sky to modify the data of the terminal point read in a particular data block of the tape, the corresponding digital information;
to a Terminal position modification recorded in the previous way in a set of
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four switches is combined in the d1ff '' rential RD decomposer with the analog electrical signals (voltage in sine and cosine) obtained by conversion from
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of this information provided by the digital tape. In accordance with the present invention, wide range settings can be made for separate machining phases or for a series of phases and the information read from the web is used to choose the wide setting. interval
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desired in those that have been stored.
Danp this purpose means are provided for choosing a particular set of 'switches $ Wl PW <'4 for one or more particular machining phases. As shown in Figure 13, the signal from the data block on the tape which designated the turret position is used to designate a set of switches corresponding to that turret position. we plan to ef-
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Shaking rulers at wide intervals along 4q different axes, Means are also provided for choosing
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a set of switches either from row 300 of t4.
of the X axis, or row 302 of the Yb axis switches depending on whether the direction for a
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particular terminal position should be measured along the X-axis or along the Y-axis. In other words, it is possible to choose between the X-axis adjustment switches 300 or adjustment switches
302 of the Y axis, in addition to choosing a particular set of five possible sets and the selected switches are used to modify the data programmed for the end point.
A negative switch SM is also provided for each set of switches SW to further increase the adjustment interval. This SM negative switch allows adjustment in either direction along each of the axes. These negative switches are connected, as has been shown, to a negative relay MR.
Still referring to figure 13, to apply the above, turret position relays
TPR are provided in association with each of the sets of switches in row 300 of the X axes, and in row 302 of the Y axes, respectively. These TPR turret position relays are energized in accordance with the position of the designated turret. from the tape data.
In addition, an XAR adjustment relay for the X axis is associated with the row 300 of switches of the X axis, and a relay for the back Y axis, YAR is associated with the row 302 of switches of the X axis. the Y axis. Each data block of the tape contains, in accordance with the present system, information designating the axis along which terminal [the position / must be measured so that the input reader A produces a signal which will designate, from the tape , which of the XAR or YAR adjustment relays should be chosen.
By energizing either the XAR relay or the YAR relay, a potential source will be brought together, via the XAR-C or YAR-C contacts to the input conductors.
306 'and 308, exciting one of the switch banks of
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x axis or y axis. In addition, following the Signal
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turret position switch emanating from drive A, one of the turret position relays TPR-1 to ÏPR-5 setfa energized to close this contact and connect energized input leads 306, 308 to a set of switches.
Each switch in a SW-1 through SW-4 set provides means for manually raising a square from a four-position number and it has been shown here as a ten-position switch having ten contacts to provide means of noting. and store any number from 0 to 9. Each of the switches can be set manually
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in one of these positions.
The ten contacts of each c <M) MU '* tateur are connected respectively to ten groups of lines 310-1 to 1t4, as shown in figure J.3 <The ten-row group 310-1 connected to switches SW # 1 rather than row 300 of the x-axis, for example, is connected by the numbered switch SW-1 of the corresponding set of row 302 of the x-axis. Y. A group of ten lines 310-2.
310-3, 310 * 4 is likewise connected by the switches of
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each set for the row of Xs to the switches ccrstr y dant to the row of Y. To each of the ten-row groups 310-1 to 310-4 is connected a bus group 312-1 to 312-4 which, in the diagram of figure 13 descends to connect to the digital relays shown in association with the circuit of the differential decomposer of figure 15. With this arrangement there are four groups of ten omnibuses 312-1 to 312-4, one group of ten omnibuses to transmit
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each digit of a four-digit modular installation stored in a set of switches SW1, SW.
A four-place or four-digit terminal position modification instruction will accordingly be transmitted to the differential decomposer circuit by four energized buses with one energized bus, each of the four groups 312-1 through 312-4 representing one bus. digit in the number of four-digit changes.
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For each decomposer 90, 91, 92, a digital to analog converter is used. Each converter provides analog signals representing two digits of an instruction for a four digit end point.
Thus in an apparatus like the one described involving three decomposers (coarse, medium and fine) 90,91,92 the instruction for the end point emanating from the tape has the form of a four-digit number and the coarse decomposer receives analog signals from a converter which represent the desired position or instruction for the machine element following the two highest order digits of that four-digit decimal number.
For example, for the instruction 31.3436mm, the first decomposer will give a zero signal for a roter position representing 31.3mm, i.e. an angle of 12/100 x 360 = 43.8. your analog voltages in sine and cosine, after resolution will provide a voltage vector corresponding to this angle. Likewise, the average decomposer 91 receives analog signals from the average digital / analog converter representing the desired position for the element of the machine, in accordance with the second and third digits considered in decreasing order.
The fine decomposer is fed by analog signals coming from the fine converter following the third and fourth digits. With a four digit number representing the desired position of element 64 and having the value of 31.3436 as noted above, coarse sync 90 will give a zero output signal based on coarse number 31.3. Sync devices 91 and 91 will provide zero repeat signals based on the digital values 0.34 and 0.036 respectively. It should be understood that each of the decomposers 90, 91, 92 of FIG. 4 is connected to transmit its error signal, to the discriminator
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correspondit, 94 or 95 or 96.
These discriminators are: constructed and arranged to provide a response dead band or zero point, and in the operation of the control system, zero points are produced successively in the coarse, medium and fine decomposers as the machine element moves to the end point, A zero point will be reached first in the coarse decomposer when the distance to the end point enters its response dead band and the machine element is found.
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vera changes in the operating interval of the average decomposer. When the average deoomoser gives a zero, z. ' of the machine element is within the operating range.
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operation of the fine decomposer.
As indicated above, means are provided for slowing down the speed of advance of the machine element when it is approaching the end terminal point, so that this machine element. slides slowly towards the end point until the fine decomposer produces a zero point which, through the control circuit, causes the machine element to stop. Since this slowdown characteristic will be the same with the current system, the discription will not be repeated.
In the operation of the system for wide-interval adjustment, the magnitudes of the digits of the order
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the highest of the modify statement are 4a: u1ti.r. ' digital by the state of 1: e1ai8 gi; DR. The contacts for these DR relays are in the differential decomposer circuit which has the effect of combining the signals from the tape and the modify instruction. Likewise, digital
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relay "'uR for the middle decomposer and for the de * dialer end transmit the digits of the modification instruction to the transformer circuitsUr-B representing a differential decomposer associated with the channels for the ° daom.
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Hence, the operation of the decomposers to produce zero points and consequently for diri. Maintaining the movement of the machine element is not changed and is at the same time, as previously described in connection with the operation of the control system for small size adjustments.
If we take for example a terminal point designation of 31, 3.436 m / m, the sine and cosine voltages from the digital / analog converter can be represented as the vectors SC in figure 17, for the digits. of the highest order, ie 31.3; these SC vectors produce a resulting field vector I.
With this method of the differential decomposer to modify this instruction for the terminal point, the magnitudes of the voltage vectors in sine and cosine SC, are modified by the differential decomposer RD according to the number of settings, so that the angel Ó of the vector resulting 1 is replaced by a new angle Ó 1 which represents the modified endpoint. Referring to Figure 17, the resulting vector 1 is replaced by vector II by subtracting C1 from the cosine voltage vector and adding S1 to the original sine voltage vector.
Thus the analog electric voltages representing the instruction for the location of the terminal point emanating from the tape are combined with the signals emanating from the regulator and the resulting sine and cosine voltages are supplied to each decomposer. so that the field vectors of the decomposers represent in analog form the instructions modified for the position.
Zero voltages will then be produced by the decomposers at the modified end point.
If we now examine in detail the decompo-
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Beur differential RD it will be noted that a circuit representing this device is illustrated by FIG. 15. Being. Since a differential decomposer RD must be provided in each of the channels going to the decomposers, coarse medium and fine, 90, 91, 92, for simplicity in the description, there is shown in FIG. 15 the decomposition. differential sor for the coarse decomposer but it should be understood that the same device will be provided for the other decomposers.
The circuit in Fig. 15 is shown as receiving on the left side of the circuit the signals from the band which come from the coarse digital / analog decomposer through the sine and cosine voltage conductors 314, 316, respectively, and through a conductor. - common tor 318.
On the left side of the circuit are shown the output voltage conductors 320 and 322 for the sines and cosines and the common conductor 318 which transmit the analog and sine and co-sine voltages to the coarse decomposer 90. Above the circuit, we have shown the digital relays DR representing the two digits of the highest order of the modifying instruction which are energized by the two omnibus groups 312-1, 312-2, from the storage switches - setting selection ge for a wide range.
The part of the analog sine voltage transformer circuit receives, as input voltage across conductor 314 and common conductor 318, an AC voltage representing the analog sine voltage for the two coarse places of the defining number l 'terminal point position instruction.
This voltage can be represented by
A1 = E sin wt sin
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The output signal of the part of the circuit relating to the analog sine voltage represents the modified sine voltage which is sent to the sine winding of the coarse decomposer 90. This output voltage can be expressed as!
A4 - E1 sin wt win (Ó- 01 - 02).
The part of the circuit relating to the analog cosine voltage similarly receives an input voltage between conductor 316 and common conductor 318 representing the analog cosine voltage for the two rough places of the number defining the position instruction of the end point. This tension can be expressed by
B1 = E sin wt cos [alpha]
The output of this part of the circuit is sent to the cosine winding of the coarse decomposer 90 and can be expressed as! :
B4 = E1 sin wt cos ([alpha] - 01 - 02).
To provide wide range adjustment of the end point position in either the positive or negative direction, a negative switch SM is provided and will be associated with each Wide Range Adjustment Switch Set. SW-1 through SW-4, as shown in figure 13. These switches operate an MR relay which has normally closed contacts MR-1, la-4, and normally open contacts MR-2, MR. -4, at the input of the differential decomposer so that when the negative switch is closed the modification instruction will be subtracted from the endpoint position indication provided by the tape instead of being added to it as this is the case when the negative switch SM is not closed.
To obtain this result, the switching network on the side of the input of the differential decomposer was designed to cross the
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input conductors 314, 316, as shown.
The parts relating to sine and cosine voltages of the transformer circuit are arranged in the same way. Each part comprises a first transformer 324-325 whose primary winding receives the input voltage and provides means for producing or deriving an alternating voltage which is a trigonometric function fixed in advance d an angle itself a function of the highest order digit of the modifying positioning instruction.
For this purpose the primary winding taken is distributed in a nonlinear fashion at five points to produce voltages representing steps of 36 and which can be represented as follows:
For the part concerning the sine voltage:
A2- E sin wt sin Ó cos (18 + 8.), (With 01 in steps of 36 depending on the digit of the highest order).
For the part concerning the cosine voltage *
B2 = E sin wt cos [alpha] cos (18 + 01).
If, for example, the highest order digit is "a" and if the next lower order digit is "B" the omnibus group for these digits will have ten relays and that of a0 to a9, one of which will be excited to represent the size of the digit. The taps on the primary winding of the first transformer are connected to ao-1 as shown, by the contacts ao-1 / from relays 1C to a9 so that the magnitude of the angle 01 in the given expression higher for A2 or B2 will be adjusted in steps of 36 according to the number a of the higher order.
This voltage or B2 is transmitted to the central tap of the secondary winding of a transformer as shown. In this circuit the first transformer 324 in the part of the circuit relating to the sine voltage has a secondary winding 32-S for the part of the cosine voltages. Likewise, the
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first transformer 325 has a parallel 325-S winding for the sine voltage part.
The secondary windings / provided with linearly distributed taps and provided with connection going to the contacts of the relays of number "a" of the highest order, so that the voltage at point A3 will be a sum of the voltage A2 and a voltage which is a trigonometric function set in advance of the input cosine voltage which corresponds to the highest order digit "a".
A3 can be expressed as follows:
EMI44.1
Ag A2 - "I sin (18 + 0 1) A3 - B sin wt sin CaC- (1t3 + 81) J.
The tension at point B3 in the cosine voltage section will be *
EMI44.2
B3 B2 + A1 sin (18 * z- 81) B3 = E sien ut cos Ld-- (. $ + 8x) The voltages P ,,, and B3 are connected, as shown, with the secondary windings of the transformer . The primary windings 326 -P, 327 - P for the secondary winding of transformers 326-S, 327-8 are found in the other sections.
These secondary windings 326-S and 327-S are provided with taps linearly distributed to represent steps of 3.6 and the outputs are connected to contacts bo-1 up to b0-9 associated with the relays of the number close to l 'highest order b0 to b9 so as to produce at point A4 an output voltage which can be expressed as follows:
EMI44.3
A4 A3 + B3 tan (18 - 62) A 4 E sin wt sin (OC - 8 - 9z). with 02 in steps of 3.6 in accordance with the figure next to the highest order.
The voltages in B4 are as follows:
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EMI45.1
B4 B3 - A3 tan (180 - e2) B E2 sin wt cos (of- 91 - e 2 with 02 in steps of 3.6 depending on the digit of the highest order.
If it is assumed that a strip has been prepared for the series of machining operations for a vertical revolver lathe such as the machine tool which has been shown in Figure 1, the operator will first proceed as a 'testing these operations / setting up wide-interval settings for the tool in the first turret position and then, using the short-distance setting device, as described, on setting for each of the phases which are executed with these tools so as to obtain extremely precise adjustments for each end point.
For example with a boring bar in position in the turret, the operator will move this bar horizontally to a first end point, in a position where it is above the workpiece.
This will be an automatic operation which takes place under the control of the band. At this first terminal point the cutting edge of the tool will be at a known distance from the surface of the workpiece. However, if it is assumed that the tool is shorter than the programmed tool length, with the present system, the operator will lower the bar to the desired height which will be a measured distance.
If it is also assumed that the horizontal distance of the tool on the X axis is greater than that foreseen by the programmer, the operator will slowly move the carriage the desired distance, to the right of the figure. 1. The distances on the X and Y axes by which the operator has moved the tool constitute the "wide interval" settings which should be taken into account when performing repeated machining operations. with the tool in the turret in the position * shown.
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The current system achieves this result as follows:
The operator places and stores in the first set of switches SW-1 to SW-4 (corresponding to the position of turret 1) of row 300 of the X axis the quantity by which the tool has been moved along the horizontal X axis. Likewise the Y axis adjustment is made in the first set of switches SW-1 through SW-4 in row 302 of the Y axis. These operations can then be carried out repeatedly with the same settings for each operation relating to the tool in position 1 of the turret.
If it is desired to provide means for vigorously and automatically indicating to the operator the particular switches, among the wide interval setting switches which must be in place to obtain the desired setting, these means are easy. to be established as, for example, phase-sensitive devices which fulfill the function of zero indicators connected as seen in FIG. 11 to the circuits of the discriminator. With these devices, after the operator has brought the tool in position 1 of the turret down (Y) to the desired height for that particular tool and in the X direction of the distance horizontal desired, several or all of the zero indicators will give an offset-zero position indication for the associated decomposers.
This is to indicate that the set switches SW-1 to SW-4 should be arranged to give a zero for the set end point. If the wide gap decomposer is in neutral, this indicates that the operator should move switches SW-1 and SW-2 to a position where the wide gap zero indicator should indicate zero.
In fact, the highest order digits of the position supplied by the tape and programmed for the
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end point have been set by adding a modify instruction so that the coarse decomposer will give a zero signal at the cracked end point. Likewise if one of the other zero indicators indicates that the associated decomposers are in neutral, the corresponding switches must be set to the position in which the indicators provide zero.
The same process will be followed for each of the other turret positions. In some cases this will be the tool length adjustment, in other cases the adjustment will be on the horizontal deviation of that tool and in some cases it will be on both. In addition, for each machining phase, small individual adjustments can be made by means of the Q adjusters to account for tool wear and other small errors which vary for each of the machining phases.
In this way, the whole machining program can be carried out on a trial basis and the settings over a large interval or a small interval will be stored, so that when the program is repeated fully automatically , the machine tool will bring the various work items to the modified end points according to the recorded modification instructions.
It should be understood that although the means and the system for the adjustment of the end point have been described in terms of a two-axis system, the principles are applicable to multi-axis control systems without limitation of the number of axes. .
The method for wide-interval adjustments which comprises differential decomposers for combining the signals emanating from a tape and the adjustment signals which has just been described previously has, as a first objective, to establish in the machine tool a device that allows the operator to check the settings along two axes to adjust the length of the tool and its horizontal offset
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in all cases. The system shown schematically in Figure 6 shows this method. In this system, the method for making the adjustments at a short distance will also be kept in the form of potentiometers P which have been described previously.
Thus the control system includes a tool adjustment on two axes as well as a device for making small adjustments for programmed end points. These small adjustments could be made for each of the phases in a program. With the necessary provisions for performing tool adjustment, the same adjustment will apply to all phases when the same tool is used.
Another embodiment of the invention shown as a control system in Figure 7 applies these principles. In this embodiment, the data from the programmed band is combined with the wide interval adjustment data or modification data in a process step which precedes the moment when the analog signals are transformed into error signals indicating a shift. or a distance to the endpoint. Generally speaking, the present system is similar in its arrangements to the wide gap system which includes differential decomposers.
The combination of the two numbers which respectively represent the position of the end point and the wide range adjustment, on the other hand, takes place in the present system before the number coming from the tape and representing the position of the end point is converted into analog voltages. From this point of view, the present system represents a variant of the invention with respect to the embodiment using one of the differential decomposers.
Referring to Figure 7 it is understood in this diagram that the position of the terminal point is read in each data block on the tape by the data reader A and is stored by means of step-by-step relays for the storage of the terminal position. In this case a
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step relay having two banks of contacts SS-1, SS 2 (figure 16) is associated with each position digit of the terminal point. Four of these relays will provide storage for a four-digit number. Each relay will be driven into a position or state that represents the corresponding number given by the tape drive. When reading a block of data, the reader will move the four relays into the positions representing the position of the end point of that block of data.
The machine tool elements will be driven to the position of each of these end points before the stored number represented by that position is cleared in these relays and these relays are driven to new positions representing the position of the endpoint for the next information block on the tape. Figure 16 shows a switch with two banks of contacts $ SI for the highest order digit of the number corresponding to the position of the terminal point. With a switch and links, as shown, with relays a0 to a5, a digit of the decimal number characterizing the position of the terminal point is converted according to a biquinary code represented by the state of relays a0 to a5.
Similar circuits are provided for the other digits.
The previously mentioned addition of the number for the wide interval adjustment which has been noted in the machine tool with the number defining the position of the end point is effected by an adder circuit S which has been shown in a diagram of block in FIG. 7. With the position of the end point and the wide interval setting both in biquinary code, a relatively simple calculating circuit can act as an adder circuit, as has been described for example on pages 462 to 474 of "The design of Switching Circuits", Keister, ritchie & Waschburn "(1951 Edition).
Any suitable switch arrangement can be used to set up and store settings
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at wide desired intervals, for example as in the rows of separate switches 300 and 302 on the X and Y axes, shown in Figure 13 and previously described. Each row includes 5 sets of switches on the panel that has been shown, with one set for each position of the turret. With this arrangement, a separate set of four switches SW1 to SW4, one switch for each digit of a number of settings is provided for each tool mounted on a five-sided turret. Additional switch sets could be inserted if other tools are used or to meet other needs.
With these systems the machine tool elements will be driven along only one of the two X or Y axes, as shown in figure 1A and the axis designation on the web. will also be used to designate that of the rows of switches which will be used in a given machining phase. This is achieved by energizing either the XAR axis designation relay and closing its XAR1 contacts, or as a Y axis designation relay by closing its YAR1 contacts. Four groups of bus lines run downward in Figure 13 from the switch panel to transmit the setting number noted by the switches. A bus group is provided for each digit of the four-digit setting number.
The bus lines in each group are numbered from 0 to 9 and the excited line in each group represents the number for the corresponding digit.
Referring now to figure 16, a group of ten bus lines corresponding to the highest order digit "a" of the setting number is shown at the top of figure 13. This group of dex bus lines is connected as shown to a switching circuit to convert the number entering by the highest order digit into a biquinary code so that this number will be in a form acceptable to the bi adder. quinary S. This circuit includes' relays b0 to b5 which are
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directly excited: by bus lines 0 to 5 of the group of ten input bus lines. Also included are relays b6 to b9 which have back contacts b6-1 to b9-1 in a parallel circuit connected to relay "five" b5.
With a bus line of a higher number energized by these means, the "five" relay b5 will be energized. Circuits having a second set of voltage contacts b6-2 to b9-2 represented by B + through a bus line and the "four" relays b0 to b4. In this way, any bus line of higher rank being energized, in addition to relay "five", a relay of smaller rank which is also energized when it has a rank / added to five is equal to the input rank of. the omnibus line. In this way, the state of relays b0 to b5 constitutes, in binary code, the digit transmitted to the circuit by the bus line excited in the group of ten bus lines.
A similar circuit will be provided for each of the groups of ten bus lines so that each digit of the setting number will be represented in biquinary code.
The modified Y position of the terminal point coming from the output of the positioning S is then applied to digital / analog converters already known. The highest order digits of a band for the position of an end point are transmitted to a digital to analog converter for the coarse decomposer. Likewise, the lowest order digits are transmitted to a digital / analog converter for the fine decomposer. With a four-digit number, as in the present case, the second and third digits are passed to a converter for the average decora- poseur. The inputs to the converters are in the form of A and B multi-bank stepper switches for two digits.
To convert the position of the modified terminal point which is presented in biquinary code at the output of the totalizer S into / form which will be accepted for the converters, it is possible to
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use a "biquinary code to decimal code" converter circuit such as the one shown in figure 16. It will be seen that each digit of the position of the modified terminal point is represented in biquinary code by the state of the relays CO to C5 . The contacts of these CO to C5 relays are arranged in networks 340 to be substituted for the banks, respectively, of the switches.
A and B of the circuits of the digital / analog converters.
Referring to figure 7, the same totalizer S can be used to add an address obtained from the strip in biquinary code (on any one of the control axes) and the number of settings for the axis which has been chosen by the means described previously in connection with FIG. 13. It will nevertheless be understood that, while FIG. 16 represents only the circuit of the declination code converter into biquinary code for the digit of l The highest order "a", a similar circuit will be provided for the other three digits of a four-digit position.
Likewise, on the output side of the circuit, a set of six relays provides the digit corresponding to each digit and similar circuits are also provided for the other digits of the four-digit number which could be supplied by the totalizer and which constitutes the sum of the address and the setting. The state of the totalizer output relays represents, in biquinary code, the address of the modified terminal point which is transmitted directly to the circuit of the transformer used for the digital / analog conversion via the contact networks 340 shown in figure 16.
Thanks to these digital / analog converter circuits, the modified endpoint address is converted into analog sine and cosine voltages supplied to the decomposer for the X or Y axes, depending on whether the axis of movement lies along the X-axis or Y-axis.
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The operation of equipping a machine tool with a control system providing both fine and wide range adjustments has been described in conjunction with the differential decomposer method to combine the analog voltages representing the end point and the data. adjustment. The operation of the machine equipped with a control system; such as that shown in Figure 7 is essentially the same. A programmer will analyze a series of machining operations, using one or more tools, and prepare a web to direct the machine tool in performing these various operations.
When the turret carries more than one tool, the program, in addition to the data for positioning, point by point, the elements of the machine tool, will include an indication to lead the turret to place the desired tool in the working position . Each information block also includes data relating to feeds and speeds as well as to the choice of method.
With such a strip in the machine tool controller and a suine piece mounted on the table, the operator will perform a test pass in which each phase of operations is controlled by instructions from the strip. but, at each end point, the elements of the machine tool will stop. This will allow the operator to check if the tool is indeed at the desired end point and to make small adjustments using the D adjusters to correct for any differences that may occur between the actual position and the desired position.
With the wide range adjustment device described above, the operator can make adjustments for the length of the barrel and for its distance. Thanks to this arrangement in the control system, the operator can program the movement
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high point in Figure 1A and the X and Y distances for the high point can be noted by the operator for each tool on the turret. When this test run is completed, operations can be automatically repeated under full control of the tape. If the tool needs to be changed or sharpened while machining the workpiece, the wide range setting for these tools can easily be ground.
Numerically controlled positioning systems have been described above for causing the machine tool elements to move in successive positions, along different axes, in accordance with a program, which must be repeated. , negated in successive positions. These systems have been described in their application to a vertical revolver lathe but it should be understood that these systems can be used with other types of machine tools. With a vertical revolver, the programmed data settings can be made along the vertical axis which in Figure 1A has been called the Y axis.
Adjustments can also be made in the vertical plane along the conventional horizontal X axis shown in Figure 1A.
The preceding description related to two forces of realization of the invention, the method of the differential decomposer and the digital addition. In the case, these systems are two-oriented systems (X and Y) as shown in Figure 1A. These systems require elements for each control axis to perform the functions which have been shown in figure 6 or in figure 7.
Thus when the movement on the Y axis is provided by a sliding door
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tool able to move vertically, carried by the plate and driven by a lead screw (elements which can be simpler have been omitted in the diagram of figures 6 and 7) the machine element whose position will be determined on the Y axis will be this tool-holder carriage in place of carriage 30. The drive device I will likewise be the device for positioning the slide & in place of the device providing the advance of the carriage.
For practical reasons it is extremely desirable to use in all cases the same circuits and other apparatus whenever possible In the case of the machine tool of figure 1 which includes programmed movements on the axis of the X and on * the Y axis, a common use of certain elements is possible, such as the "step switches for storing the terminal position" and the "digital-analog retainers, all two in figures 6 and 7, the "decimal code to biquinary code" converters, the totalizer, the digital / analogue converters of figure 7.
Each lead screw of course includes a separate set of decomposers which have been described here as coarse, medium and strong decomposers 90 to 92.
In the case of the system shown in Figure 6, the circuits representing differential decomposers can also be assigned to various uses and thus, the X-axis and Y-axis adjustment switches in Figure 13 have been used. shown as connected to common groups of ten bus lines that lead to relays (Figure 15) to provide X-axis or Y-axis adjustments to the differential decomposer circuits. The circuit which represents a differential decomposer for the coarse decomposer path, receives
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before the two digits of the highest order, a. been described. A similar circuit will be connected to each of the middle and fine decomposers.
Appropriate connections will be provided so that the decomposers of the X axis or the decomposers of the Y axis are joined to the circuits of the differential decomposers along the axis of movement and control which is in play,
Measurements were taken in the systems shown in Figures 6 and 7 to record in the machine tool both the fine adjustments and the wide interval adjustments.
It is obvious that these principles can easily be extended to a three-axis system, that is to say that the arrangements either for wide-interval adjustment or for wide-interval adjustment and fine adjustment together. can be included in systems comprising one, two or three axes of movement or control by providing position indicating devices or decomposers for each axis and by providing, for the three axes, the parts of. control circuits which have been shown for two ax axes in Figures 6 and 7.
A particularly useful application of this three-axis system has been shown in Figure 18; the figure schematically shows a horizontal spindle of a boring machine and the X, Y and Z axes are used as references for this spindle .
Also shown schematically in Figure 18 is a CP control panel for this machine which has different sections associated with the X, Y and Z axes. According to the present invention, this CP control panel in Figure 18 includes means permitting wide range adjustments on each of the three control axes. This arrangement is particu- larly useful with work facilities
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4'Ú.i. tttlwtâttètt. we propose to have 6 ld.o; yèni1 have 6dy control the OP panel to perform tèglétgoë at the interval separated along the X axis.
In this way, the panel comprises two sets of switching
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t & ars of adjustment for the corresponding X axis èëpt4 $ to îement to workstation 1 and to the
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work of the axis of the X as it is indicated by the figure lis Each set of switches includes c1J.1q switches to allow the registration of 4tùn n * ab: ro to five. figures.
With four decomposers, instead of three (as described above) including a decomposed **
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grobs1. additional driven to a revolution pouf 2 * 540 taai linear displacement of 11. b: J1oehé Ïo along the 8 days of the xi the adjustment interval along the X-axis can reach up to 1. & 70 tamt for illustration. An interval of 1 "10 b can be achieved by adding another decomposer to the system.
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These separate streams of decomposers poat the * dMW axis in this case provide means for a x4
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De-origilie sliding along the Xâ On and 1 axes of the ôutmi * tators allows the origin to be set to align? the programmed soft births or the electric frame of reference
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with 16 effective reference dadile from ì * 4 it 'b is worth * to station 1 while the second set of oomau .. tate0d allows this alignment 1 & .tat1o:
A 2, bf, With this arrangement the machine tool may be required to execute phases programmed at station 1 with a directiva emanating from the band * In an es-
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saij the wide interval setting needed for 1; 1.11-; addition to station 1 can be done, TS tumbler switch On the control panel CI * is said in (Se
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in position 1 and the setting on switches SW 1 to 5 of set 1 will then be effective. During the period during which the Ébat machining operations carried out under the control of the belt at station 1 * l 'one of the operators can prepare the work at station 2.
After the part at station 2 has been worked, the operator will move the TS tumbler to position 2 which will cause the setting recorded by the second set of switches to be combined with the data supplied by the tape and move the setting. broached in workstation 2 to produce the same series of machining phases in the new position on the new workpiece.
To show again how the inventive can be applied, the system shown schematically in Figure 18 comprises, in addition to the original setting along the X axes, means for recording a single setting at wide gap along the Y axes.
This adjustment along the F-axes could be applied to either workstation 1 or 2 (or any other spindle position along the X-shaft). As an example * this possibility of making adjustments at wide intervals along the Y axes allows the operator to make an adjustment for the thickness of the pallet on which the part is mounted at the work station * On sees that most tuning problems can be solved by the arrangement in which the same tuning will be provided in all x-axis positioning cases and thus no means are needed to achieve different settings for
different phases or for different locations, as in the case of controls on the x axis.
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The system of Figure 18 will also include adjustment means along the Z axis. In this case these means take the form of a back adjustment.
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wide gap for tool length Thus J, 1 operator, using 1% switches can enter distances which need to be added. (or subtracted) at the end points programmed * on, - the Z axis. In addition, to allow different settings for different implements, a number of rows of Z set switches are included, and have
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been represented in the particular case Pin $ of ' <1 these rows.
As in the systems of figures $ and 7,
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means make it possible to choose a row partc.-1 of switches for the Z axis for u4 tool putO \ 1. ". link. If, for example, a tool change ttta'4t ,; has been planned and if more than 5 tools are included in the machining program, it will be necessary to use more than
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five rows of switches for axis 4 a 2 a1 eu | ÇwÇ | can be easily added, In the pressai case, 5 rows of switches represent this device of separate switches that can be chosen,
from the band following the data on that * band so that a particular pre-adjustment is automatically combined with the band data for the end point for the Z axis control.
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Particular emphasis was placed on the CP command pagniag and the separate command sets for the X, Y and Z axes on this panel. We have described
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çtX & et # aa. how this system was built 0't mew, tallé. It is understood that, in agreement with 1 4voo law qr vention, the system can follow either the method dl -clbq4 differential setter to combine the data of 7.tt 'and the data emanating from the tape, or the method
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addition of digits or an equivalent method.
Referring to figure 6 if the system is built according to the method of. differential decomposer, each of the X-axis, Y-axis or Z-axis systems will include components to perform the different functions designated in the "4-step step switches for storage" blocks
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of a terminal position "," digital / analog converters. 1 giquo ", ndifferential decomposers", decompose "discritainatettrs", and the associated drive 0yen9 to position the machine elements along the axis of movement particular.
Whenever possible, the same apparatus will be used to perform the same function in different parts of the system. Thus in systems in which the programmed movement takes place along only one axis at a time, the step-by-step switch memos can be used to store the end position regardless of the control axis. which will be provided with the appropriate connection to link the step-by-step switches to the active setting switches on the CP control panel,
In addition, in the case of tool adjustment on the Z axis,
the member referred to as "storage device for wide range selection" provides a means for selecting the particular row of Z-axis adjustment switches. It will be understood that if one has provided no fine adjustment, no component will be needed to perform the functions of storing selected adjustments and adjusters.
If we refer to figure 7 in which the method of adding figures is applied, the system comprises, for each control axis as in the previous case, members to fulfill the functions
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of "CcM # utatoura not for the. # masa'è of positions tèttimaoalit of" d'COf.l1: poaeutl "and" 4iscr1mL- 1 ',' d41. "dt 0 ce s; 1'l! Jtè # .e cClUlpr.nd.r-.1t moreover the 'Ctl'9r weavers of decimal code in biquina1 code' "t '# totali * oeurn, 4 # and" d1git.l-analogft converters. Anytime. the same equipment can be used by different circutis, the effeotivee realizations of the invention can be chosen to take advantage of this arrangement *